JP2721846B2 - Vertical heat treatment apparatus and treatment method by vertical heat treatment apparatus - Google Patents
Vertical heat treatment apparatus and treatment method by vertical heat treatment apparatusInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 （発明の目的） 本発明は、縦型熱処理装置及び縦型熱処理装置による
処理方法に関する。The present invention relates to a vertical heat treatment apparatus and a processing method using the vertical heat treatment apparatus.
（従来の技術） 反応炉例えば半導体ウエハを熱処理反応させるCVD,拡
散炉等では、プロセス中にウエハ以外の反応容器等に反
応生成物が付着し、これをそのまま放置しておくとコン
タミネーションの発生をまねき、半導体製品の歩留まり
が悪化するので、定期的に反応管等を洗浄する必要があ
った。(Prior art) In a reaction furnace, for example, a CVD or diffusion furnace in which a semiconductor wafer is subjected to a heat treatment reaction, a reaction product adheres to a reaction container other than the wafer during a process, and if this is left as it is, contamination occurs. As a result, the yield of semiconductor products deteriorates. Therefore, it is necessary to periodically clean the reaction tubes and the like.
ここで、従来の反応管の洗浄方法としては、装置より
反応管を取り外し、専用の洗浄機により弗硝酸等により
ウェットエッチングを行ない、純水により洗浄し、乾燥
機にいれて乾燥を行ない、反応管を装置に取り付け、取
り付け後の調整を要していた。Here, as a conventional method for cleaning the reaction tube, the reaction tube is removed from the apparatus, wet etching is performed using a dedicated cleaning machine with hydrofluoric acid or the like, washed with pure water, dried in a dryer, and dried. The tube was attached to the device and adjustments after installation were required.
上記の洗浄方法によれば、特に反応管の取り付け、取
り外しに多くの時間と労力とを要し、この間は装置の稼
働を停止せざるを得ないので稼働率が極めて低かった。According to the above-described cleaning method, particularly, installation and removal of the reaction tube require a lot of time and labor, and during this time, the operation of the apparatus has to be stopped, so that the operation rate is extremely low.
このような洗浄は、プロセスの種類，ガスの流量等に
よっても相違するが、洗浄時間として最短でも１日を要
し、かつ、洗浄の頻度としては通常１回/1週であり、特
にひどい場合として、シリコン窒化膜，テオス｛TETRAE
THOXY SILANE;Si（OC2H5）４｝酸化膜形成の場合には、
１回/2〜３日の洗浄頻度となっていた。このような頻度
で上記反応管の取り外し，取り付けを行なうのは、作業
者にとって極めて負担が大きかった。This type of cleaning varies depending on the type of process, gas flow rate, etc., but requires at least one day as the cleaning time, and the frequency of cleaning is usually once / week. As silicon nitride film, Teos @ TETRAE
THOXY SILANE; Si (OC 2 H 5 ) 4場合 In the case of oxide film formation,
The cleaning frequency was once / two to three days. It is extremely burdensome for the operator to remove and attach the reaction tube at such a frequency.
そこで、上記問題点を解決するための提案が、特開昭
61−176113号公報に開示されている。Therefore, a proposal for solving the above problem is disclosed in
It is disclosed in JP-A-61-176113.
この提案によれば、反応管に洗浄用薬品の注入口およ
び排出口を接続し、注入口を介して弗硝酸を反応管内に
導入して所定時間放置することで、反応管のウェットエ
ッチングを実行する。この後、弗硝酸を排出し、純水を
注入口より導入して洗浄を行ない、その後乾燥を実行す
ることで、反応管を装置より取り外さずに洗浄を行なう
というものである。According to this proposal, an inlet and an outlet for a cleaning chemical are connected to a reaction tube, and hydrofluoric nitric acid is introduced into the reaction tube through the injection port and left for a predetermined time, thereby performing wet etching of the reaction tube. I do. Thereafter, the fluorinated nitric acid is discharged, pure water is introduced from the inlet to perform cleaning, and then drying is performed, thereby performing cleaning without removing the reaction tube from the apparatus.
また、上記反応管外周に設けた金属製筒状電極と、上
記反応管内に挿入した金属製電極に電力を印加し、上記
反応管内に導入したエッチングガスを上記電力によりプ
ラズマ化し、このプラズマ化した上記エッチングガスに
より上記反応管内に付着した反応生成物を除去する技術
も開示されている。また、反応管外周に複数の金属製電
極を設けて上記と同様にエッチング除去する技術が特開
昭62−196820号公報に開示されている。Further, electric power was applied to the metal cylindrical electrode provided on the outer periphery of the reaction tube and the metal electrode inserted into the reaction tube, and the etching gas introduced into the reaction tube was turned into plasma by the electric power, and this plasma was formed. There is also disclosed a technique for removing a reaction product attached to the inside of the reaction tube with the etching gas. Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-196820 discloses a technique in which a plurality of metal electrodes are provided on the outer periphery of a reaction tube and etched and removed in the same manner as described above.
（発明が解決しようとする課題） 上述した特開昭61−176113号公報による洗浄方法は、
実用化が極めて困難であった。(Problems to be Solved by the Invention) The above-described cleaning method according to Japanese Patent Application Laid-Open No.
Practical application was extremely difficult.
すなわち、装置に取り付けた状態でのウェットエッチ
ングを実行するために、従来構成にさらに追加して、劇
薬である洗浄用液体の供給系および排出系を要し、設備
が大掛りとなり、設置スペースの増大およびコストアッ
プが避けられない。また、既存の反応炉にこのような改
造を行なうことは事実上不可能である。In other words, in order to perform wet etching in a state of being attached to the apparatus, a supply system and a discharge system for a cleaning liquid, which is a deleterious agent, are required in addition to the conventional configuration. Increase and cost increase are inevitable. Also, it is virtually impossible to make such modifications to existing reactors.
さらに、ウエットエッチングであるが故に乾燥時間に
長時間要し、真空乾燥によって短時間化を図ろうとすれ
ばそのための設備も要する。Further, since the etching is wet etching, a long drying time is required. If a short time is to be achieved by vacuum drying, equipment for the short time is required.
また、上記反応管外周に設けた金属製筒状電極と、上
記反応管内に挿入した金属製電極に電力を印加すること
によりプラズマ化したエッチングガスにより除去する技
術では、上記反応管内に電極を挿入して使用するため、
この電極が上記プラズマによりスパッタリングされてし
まい、上記反応管内を汚染させてしまう。そのため、上
記反応管内に挿入する電極表面を、上記スパッタリング
されないような材質例えば石英等で覆う必要があり、構
造が複雑でコストが高くなってしまう問題があった。ま
た、上記反応管の熱及びこの反応管を可熱するヒーター
の熱により上記各電極が加熱され、この電極が金属製で
あるため、上記各電極に含まれている重金属例えばNa,
K,Mg,Fe,cu,Ni等が析出され、これら重金属が上記石英
製反応管を透過してこの反応管内に進入する。この反応
管内に重金属が多少でも存在することにより、上記反応
管内で処理する上記ウエハに付着し、熱処理により上記
ウエハ内部に拡散してしまう。そのため、上記重金属が
半導体デバイスのMOS特性の劣化等の悪影響を及ぼし、
上記ウエハの歩留まりを低下させてしまう問題点があっ
た。In addition, in the technology of removing the metal cylindrical electrode provided on the outer periphery of the reaction tube and the metal electrode inserted into the reaction tube by using an etching gas that is turned into plasma by applying power, the electrode is inserted into the reaction tube. To use
This electrode is sputtered by the plasma and contaminates the inside of the reaction tube. Therefore, it is necessary to cover the surface of the electrode to be inserted into the reaction tube with a material such as quartz which is not sputtered, and there is a problem that the structure is complicated and the cost is increased. Further, each of the electrodes is heated by the heat of the reaction tube and the heat of the heater that heats the reaction tube, and since the electrodes are made of metal, the heavy metals contained in the electrodes, for example, Na,
K, Mg, Fe, cu, Ni, etc. are precipitated, and these heavy metals penetrate through the quartz reaction tube and enter the reaction tube. Due to the presence of any heavy metal in the reaction tube, it adheres to the wafer to be processed in the reaction tube and diffuses into the wafer by heat treatment. For this reason, the heavy metal has an adverse effect such as deterioration of the MOS characteristics of the semiconductor device,
There is a problem that the yield of the wafer is reduced.
本発明は上記点に対処してなされたもので、反応管等
を取り外すことなく反応生成物を除去でき、しかも短時
間で反応生成物を除去することができる縦型熱処理装置
及び縦型熱処理装置による処理方法を提供しようとする
ものである。The present invention has been made in view of the above points, and a vertical heat treatment apparatus and a vertical heat treatment apparatus capable of removing a reaction product without removing a reaction tube or the like and capable of removing the reaction product in a short time. To provide a processing method.
（課題を解決するための手段） 本発明は、円筒状に形成され、内部に被処理体を収容
可能に構成された反応管と、 前記反応管を囲繞する如く設けられたヒータと、 前記反応管内に前記被処理体をロード・アンロードす
る搬送機構と、 前記反応管と前記ヒータとの間に設けられ、重金属を
発生し難くかつ透過し難い材質により形成され、前記反
応管の外壁に近接又は接触した状態と、前記反応管の外
壁から離間した状態に設定可能な如く移動可能とされ、
前記反応管の外壁に近接又は接触した状態で前記反応管
内壁近傍に濃いプラズマを生起するよう構成された複数
の電極と 前記電極に高周波電力を供給して前記反応管内にプラ
ズマを生起する高周波電力供給機構と を具備したことを特徴とするものである。(Means for Solving the Problems) The present invention provides a reaction tube formed in a cylindrical shape and capable of accommodating an object to be processed therein, a heater provided so as to surround the reaction tube, A transfer mechanism for loading and unloading the object to be processed in a tube; and a transfer mechanism provided between the reaction tube and the heater, made of a material that hardly generates and transmits heavy metal, and is close to an outer wall of the reaction tube. Or, it can be moved so that it can be set in a state in which it is in contact with the outer wall of the reaction tube,
A plurality of electrodes configured to generate dense plasma in the vicinity of the inner wall of the reaction tube in a state close to or in contact with the outer wall of the reaction tube; and a high-frequency power to supply high-frequency power to the electrodes to generate plasma in the reaction tube And a supply mechanism.
また、請求項２の発明は、前記電極が、シリコンカー
バイト又はグラファイトから構成されていることを特徴
とするものである。The invention according to claim 2 is characterized in that the electrode is made of silicon carbide or graphite.
また、請求項３の発明は、円筒状に形成された反応管
内に被処理体を収容し、当該被処理体を加熱して所定の
処理を施す処理工程と、 前記反応管内から搬送機構によって前記被処理体を搬
出した後、前記反応管の外側に設けられ、重金属を発生
し難くかつ透過し難い材質により形成され、前記反応管
の外壁に近接又は接触した状態と前記反応管の外壁から
離間した状態に設定可能な如く移動可能とされた複数の
電極を、前記反応管の外壁に近接又は接触した状態と
し、これらの電極に高周波電力を供給して前記反応管内
にプラズマを生起して当該反応管の内壁をクリーニング
する工程と を具備したことを特徴とするものである。Further, the invention according to claim 3 is a processing step in which an object to be processed is accommodated in a reaction tube formed in a cylindrical shape, and the object to be processed is heated and subjected to a predetermined process. After unloading the object to be processed, it is provided outside the reaction tube, is formed of a material that hardly generates and does not easily transmit heavy metal, and is separated from the outer wall of the reaction tube in a state close to or in contact with the outer wall of the reaction tube. A plurality of electrodes that are movable so that they can be set to a state in which the electrodes are in proximity to or in contact with the outer wall of the reaction tube, supply high-frequency power to these electrodes to generate plasma in the reaction tube, and Cleaning the inner wall of the reaction tube.
（作用） 反応管外周に設けられた重金属を発生し難くかつ透過
し難い材質により形成された複数の電極間に電力を印加
し、この電力により上記反応管内に導入したエッチング
ガスをプラズマ化し、このプラズマ化したエッチングガ
スにより上記反応管内壁面に付着した反応生成物を除去
することにより、上記反応管外周に設けた複数の電極間
でプラズマを発生させることができるため、上記反応管
内に電極を挿入する必要はなく、この電極の挿入による
スパッタリング汚染は発生しない。また、上記反応管外
周に設ける複数の電極を、例えば従来使用している反応
管周囲に設けた均熱管を複数分割して流用することによ
り、他の電極を新たに設置する必要はなく、低コストで
実現することができる。更に、上記複数の電極を重金属
を発生し難くかつ透過し難い材質で構成、或いは重金属
を発生し難く透過し難い材質で構成されている均熱管を
流用することにより、上記電極から重金属が発生或いは
電極外周に存在する重金属を透過することはなく、この
重金属による被処理基板の歩留まりの低下を抑止するこ
とが可能となる。(Operation) Electric power is applied between a plurality of electrodes formed of a material that is hardly generated and hardly permeates heavy metals provided on the outer periphery of the reaction tube, and the electric power transforms the etching gas introduced into the reaction tube into a plasma. By removing a reaction product adhered to the inner wall of the reaction tube with the plasma-formed etching gas, plasma can be generated between a plurality of electrodes provided on the outer periphery of the reaction tube. Therefore, an electrode is inserted into the reaction tube. It is not necessary to perform sputtering, and sputtering contamination due to insertion of the electrode does not occur. In addition, the plurality of electrodes provided on the outer periphery of the reaction tube are divided and used, for example, by dividing a plurality of heat equalizing tubes provided around the conventionally used reaction tube. It can be realized at cost. Further, the plurality of electrodes are made of a material that hardly generates and transmits a heavy metal, or a heat equalizing tube that is formed of a material that hardly generates a heavy metal and hardly transmits a heavy metal generates or generates a heavy metal from the electrodes. The heavy metal existing on the outer periphery of the electrode is not transmitted, and it is possible to suppress a decrease in the yield of the substrate to be processed due to the heavy metal.
また、上記反応管を取り外さずに反応生成物を除去す
ることができるため、上記反応生成物の除去装置を他に
設ける必要はなく、スペースを有効に活用することが可
能となる。In addition, since the reaction product can be removed without removing the reaction tube, there is no need to provide another device for removing the reaction product, and the space can be effectively used.
（実 施 例） 以下、本発明方法を半導体ウエハを複数毎同時にバッ
チ処理するCVD装置に適用した一実施例につき、図面を
参照して説明する。(Embodiment) An embodiment in which the method of the present invention is applied to a CVD apparatus for simultaneously batch-processing a plurality of semiconductor wafers will be described with reference to the drawings.
まず、CVD装置の構成を説明する。 First, the configuration of the CVD apparatus will be described.
この装置は、第１図に示すように縦型反応炉で、軸方
向を垂直軸とする反応管（１）から成る処理部（２）
と、この処理部（２）に設定可能な被処理基板例えば半
導体ウエハ（３）を板厚方向に複数枚例えば100〜150枚
程度所定間隔を設けて載積されたボート（４）と、この
ボート（４）を、上記反応管（１）下方の予め定められ
たボート（４）受け渡し位置（５）から上記反応管
（１）にロード・アンロードする搬送機構（６）とから
構成されている。This apparatus is a vertical reactor as shown in FIG. 1, and a processing section (2) comprising a reaction tube (1) having a vertical axis in the axial direction.
A boat (4) in which a plurality of substrates to be processed, for example, semiconductor wafers (3), which can be set in the processing section (2), are mounted at predetermined intervals in the thickness direction, for example, about 100 to 150; And a transport mechanism (6) for loading and unloading the boat (4) from the predetermined boat (4) transfer position (5) below the reaction tube (1) to the reaction tube (1). I have.
上記処理部（２）には、耐熱性で処理ガスに対して反
応しにくい材質例えば石英から成る上面が封止された筒
状反応管（１）が設けられ、この反応管（１）内に上記
ボート（４）を設置可能な如く、ボート（４）より大口
径で縦長に形成されている。このような反応管（１）の
周囲には、この反応管（１）内部を所望する温度例えば
700〜1000℃に加熱可能な加熱機構例えばコイル状のヒ
ータ（７）が反応管（１）と所定の間隔を設けて巻回さ
れている。そして、上記反応管（１）とヒータ（７）と
の間には、上記反応管（１）の外周形状に適応させた円
筒形の導電体を、所定の角度間隔を設けて縦方向に複数
分割例えば対向する如く２分割させた電極（８）が上記
ヒータ（７）と常に非接触状態で設けられている。この
電極（８）は、導電性で上記反応管（１）内部の均熱効
果を有し、さらに重金属例えばNA,K,Mg,Fe,Cu,Ni等を発
生し難くかつ透過し難い材質例えばシリコンカーバイ
ト，導電性セラミック，グラファイト等で形成されてい
る。そして、上記電極（８）には、第２図（Ａ）（Ｂ）
に示すようにバランストランス（９）及びマッチングボ
ックス（10）を有したRF電源（11）により、電力が供給
可能とされている。この電力の供給により上記対向した
電極（８）間に放電が起こり、上記反応管（１）内部の
処理ガスを励起してプラズマを発生可能としている。そ
して、このプラズマの発生効率を向上させるため、上記
反応管（１）外周に、上記各電極（８）を近接あるいは
密着させる如く、上記各電極（８）を横方向にスライド
移動可能とし、又、上記反応管（１）の交換時等におい
て、この反応管（１）を所定の位置に挿入出するため、
上記反応管（１）と各電極（８）の密着を解除する如く
各電極（２）をスライト移動可能とするように移動機構
（12）が設けられている。ここで、この移動機構（12）
と上記電極（８）との結合する結合部は、上記RF電極
（11）との接続端子を兼ねており、例えば移動機構（1
2）に設けられた上記接続端子と電極（８）がスプリン
グワッシャ等を介してSUS製のネジにより止められてい
る。この時、上記ヒータ（７）の熱により上記結合部が
加熱されると、電極（８）及び上記ネジの熱膨張係数の
違いから、ゆるみ等が発生するため、上記結合部を上記
ゆるみ等が発生しない温度例えば200℃以下に設定する
ことが好ましい。The processing section (2) is provided with a tubular reaction tube (1) whose upper surface is made of a material that is heat-resistant and hardly reacts with the processing gas, for example, quartz, and is sealed in the reaction tube (1). The boat (4) is formed so as to be larger in diameter and longer than the boat (4) so that the boat (4) can be installed. Around the reaction tube (1), the inside of the reaction tube (1) is at a desired temperature, for example.
A heating mechanism capable of heating to 700 to 1000 ° C., for example, a coiled heater (7) is wound around the reaction tube (1) at a predetermined interval. Between the reaction tube (1) and the heater (7), a plurality of cylindrical conductors adapted to the outer peripheral shape of the reaction tube (1) are provided in the vertical direction at a predetermined angular interval. An electrode (8) divided into two parts, for example, facing each other, is always provided in a non-contact state with the heater (7). The electrode (8) is conductive, has a soaking effect inside the reaction tube (1), and is a material that hardly generates and transmits heavy metals such as NA, K, Mg, Fe, Cu, and Ni. It is made of silicon carbide, conductive ceramic, graphite or the like. 2 (A) and 2 (B) are applied to the electrode (8).
As shown in (1), power can be supplied by an RF power supply (11) having a balance transformer (9) and a matching box (10). By the supply of the electric power, a discharge occurs between the opposed electrodes (8), and the processing gas in the reaction tube (1) is excited to generate plasma. Then, in order to improve the generation efficiency of the plasma, the electrodes (8) can be slid in the lateral direction so that the electrodes (8) approach or adhere to the outer periphery of the reaction tube (1). In order to insert the reaction tube (1) into a predetermined position at the time of exchanging the reaction tube (1) or the like,
A moving mechanism (12) is provided so that each electrode (2) can be slidably moved so as to release the close contact between the reaction tube (1) and each electrode (8). Here, this moving mechanism (12)
The coupling part that couples with the electrode (8) also serves as a connection terminal with the RF electrode (11).
The connection terminal and the electrode (8) provided in 2) are fixed by SUS screws via a spring washer or the like. At this time, if the joint is heated by the heat of the heater (7), the joint may be loosened due to a difference in the thermal expansion coefficient between the electrode (8) and the screw. It is preferable to set the temperature at which no generation occurs, for example, 200 ° C. or lower.
又、上記反応管（１）の上部には、反応管（１）内部
に所定の処理ガスを供給するためのガス供給管（13）が
接続されていて、このガス供給管（13）は、図示しない
マスフローコントローラ等を介してガス供給源に接続さ
れている。そして、上記反応管（１）の下部には、排気
管（14）が接続され、この排気管（14）には、反応管
（１）内を所望の圧力に減圧及び処理ガス等を排出可能
な真空ポンプ（図示せず）に接続されている。A gas supply pipe (13) for supplying a predetermined processing gas into the reaction tube (1) is connected to an upper portion of the reaction tube (1). It is connected to a gas supply source via a mass flow controller (not shown). An exhaust pipe (14) is connected to a lower portion of the reaction tube (1). The exhaust pipe (14) can reduce the pressure inside the reaction tube (1) to a desired pressure and discharge a processing gas or the like. Connected to a vacuum pump (not shown).
上記のように構成された処理部（２）の反応管（１）
内に気密を設定する如く蓋体（15）が着脱自在に設けら
れている。この蓋体（15）上方には、上記ウエハ（３）
を積載したボート（４）が設けられている。このボート
（４）は、耐熱性で処理ガスに対して反応しにくい材質
例えば石英からなっており、このボート（４）を上記反
応管（１）内の予め定められた高さ位置に設定可能な保
温筒（16）が、上記ボート（４）と蓋体（15）との間に
設けられている。Reaction tube (1) of processing section (2) configured as above
A lid (15) is provided detachably so as to set airtight inside. Above the lid (15), the wafer (3)
A boat (4) on which the boat is loaded is provided. The boat (4) is made of a material that is heat-resistant and hardly reacts to the processing gas, for example, quartz. The boat (4) can be set at a predetermined height position in the reaction tube (1). An insulated cylinder (16) is provided between the boat (4) and the lid (15).
そして、上記蓋体（15）は、例えばボールネジとモー
タ等からなる搬送機構（６）に支持されており、縦軸方
向に上記ボート（４）が移動可能となっている。上述し
た構成のCVD装置は、図示しない制御部で動作制御され
る。The lid (15) is supported by a transport mechanism (6) composed of, for example, a ball screw and a motor, and the boat (4) is movable in the vertical axis direction. The operation of the CVD apparatus having the above-described configuration is controlled by a control unit (not shown).
次に、上述したCVD装置による半導体ウエハ（３）へ
の膜形成処理及び反応管（１）内壁に付着した反応生成
物を除去する方法即ち洗浄方法を説明する。Next, a method for forming a film on the semiconductor wafer (3) by the above-described CVD apparatus and a method for removing a reaction product attached to the inner wall of the reaction tube (1), that is, a cleaning method will be described.
まず、図示しないウエハ移替え装置によりウエハ
（３）が積載されたボート（４）を、受け渡し位置
（５）に設定した保温筒（16）上に、ハンドラ（17）に
より把持搬送し載置する。そして、上記ボート（４）
を、搬送機構（６）により所定量上昇させ、上記反応管
（１）内の予め定められた位置に設定する。この時、上
記反応管（１）下端部と上記蓋体（15）を当接させるこ
とにより、上記反応管（１）内部を気密としている。こ
れと同時に、上記反応管（１）内を所望の低圧状態例え
ば0.1〜3Torrに保つように図示しない真空ポンプで排気
制御し、ヒータ（７）により所望の温度例えば500〜100
0℃程度に設定する。First, a boat (4) on which wafers (3) are loaded by a wafer transfer device (not shown) is gripped and transported by a handler (17) and placed on a thermal insulation tube (16) set at a transfer position (5). . And the above boat (4)
Is raised by a predetermined amount by the transport mechanism (6), and is set at a predetermined position in the reaction tube (1). At this time, the inside of the reaction tube (1) is made airtight by bringing the lower end of the reaction tube (1) into contact with the lid (15). At the same time, the inside of the reaction tube (1) is evacuated by a vacuum pump (not shown) so as to maintain a desired low pressure state, for example, 0.1 to 3 Torr, and a desired temperature, for example, 500 to 100, by the heater (7).
Set to about 0 ° C.
そして、この設定後上記排気制御しながらガス供給源
から図示しないマスフローコントローラ等で流量を調節
しつつ、処理ガス例えばSiH4とO2を反応管（１）内にガ
ス供給管（13）から所定時間供給する。すると、反応管
（１）内に設置されたウエハ（３）表面には、下式に
示すSiO2膜が堆積する。After this setting, while adjusting the flow rate from a gas supply source by a mass flow controller or the like (not shown) while controlling the exhaust gas, a processing gas such as SiH 4 and O 2 is supplied into the reaction tube (1) from the gas supply tube (13) at a predetermined rate. Supply time. Then, an SiO 2 film represented by the following formula is deposited on the surface of the wafer (3) installed in the reaction tube (1).
SiH4＋O2→SiO2＋2H2 ↑ …… このCVD処理後、処理ガスの供給を停止し、反応管
（１）内部を不活性ガス例えばN2ガスに置換し、常圧復
帰する。そして、上記処理後のウエハ（３）を積載した
ボート（４）を受け渡し位置（５）に搬送機構（６）に
より搬送し処理が終了する。SiH 4 + O 2 → SiO 2 + 2H 2 ↑ After the CVD process, the supply of the process gas is stopped, the inside of the reaction tube (1) is replaced with an inert gas such as N 2 gas, and the pressure is returned to normal pressure. Then, the boat (4) loaded with the processed wafer (3) is transferred to the transfer position (5) by the transfer mechanism (6), and the processing is completed.
このようなCVD処理をくり返し実行すると、上記反応
管（１）内に反応生成物例えば上記処理の場合SiO2が付
着してしまう。このような反応生成物が付着したまま上
記CVD処理を実行すると、処理中に上記付着物が反応管
（１）から剥離し、塵となってウエハ（３）上に付着し
てしまい汚染の原因となる。そのため上記付着した反応
生成物を定期的に除去する必要がある。When such a CVD process is repeatedly performed, a reaction product, for example, SiO 2 in the case of the above process, adheres to the reaction tube (1). If the above CVD process is performed while such reaction products are adhered, the adhered materials are separated from the reaction tube (1) during the process, become dust and adhere to the wafer (3), and cause contamination. Becomes Therefore, it is necessary to periodically remove the attached reaction product.
次に、処理工程例えば上記CVD工程により反応管
（１）内に付着した反応生成物の除去をプラズマエッチ
ングにて行なう方法について説明する。Next, a method of removing a reaction product adhered to the inside of the reaction tube (1) by a processing step such as the CVD step by plasma etching will be described.
まず、蓋体（15）を搬送機構（６）により上昇して、
反応管（１）下端部と当接させる。このことにより上記
反応管（１）内を気密とする。この状態で、反応管
（１）を所望の低圧状態例えば１×10-3Torrに保つよう
に図示しない真空ポンプで排気制御する。この時既に、
RF電源（11）に接続された電極（８）は、移動機構（1
2）により反応管（１）の外周と密着する如くスライド
移動してある。このような状態で、ガス供給源から図示
しないマスフローコントローラ等で流量を例えば1000SC
CM程度に調節しながらエッチングガス例えばNF3を反応
管（１）内にガス供給管（13）から所定時間供給する。
この時は、反応管（１）内を0.2〜1Torrになるように排
気制御しておく。First, the lid (15) is raised by the transport mechanism (6),
It is brought into contact with the lower end of the reaction tube (1). This makes the inside of the reaction tube (1) airtight. In this state, evacuation is controlled by a vacuum pump (not shown) so that the reaction tube (1) is maintained at a desired low pressure state, for example, 1 × 10 −3 Torr. At this time,
The electrode (8) connected to the RF power supply (11)
By 2), it is slid so as to be in close contact with the outer periphery of the reaction tube (1). In such a state, the flow rate is set to, for example, 1000 SC from a gas supply source by a mass flow controller (not shown) or the like.
An etching gas, for example, NF 3 is supplied into the reaction tube (1) from the gas supply tube (13) for a predetermined time while adjusting to about CM.
At this time, exhaust control is performed so that the inside of the reaction tube (1) becomes 0.2 to 1 Torr.
そして、RF電源（11）から周波数例えば400kHz、電力
例えば1KWを各電極（８）に印加する。すると、各電極
（８）間に放電が起こり、即ち、反応管（１）内に放電
が起こり、反応管（１）内に供給されたエッチングガス
が励起されプラズマが発生し、このプラズマにより少な
くとも反応管（１）内壁面に付着した反応管生成物をプ
ラズマエッチング即ち除去する。このプラズマエッチン
グは、プラズマによって発生したラジカルによるケミカ
ルエッチと、プタズマによって発生したイオンシースで
加速されたイオンのスパッタエッチとで行なわれる。Then, a frequency of, for example, 400 kHz and a power of, for example, 1 kW are applied to each electrode (8) from the RF power source (11). Then, a discharge occurs between the electrodes (8), that is, a discharge occurs in the reaction tube (1), and the etching gas supplied into the reaction tube (1) is excited to generate a plasma. The reaction tube product attached to the inner wall surface of the reaction tube (1) is plasma-etched or removed. This plasma etching is performed by a chemical etch using radicals generated by plasma and a sputter etch of ions accelerated by an ion sheath generated by puzzles.
上記したように反応管（１）内部にプラズマを発生す
るが、この時、上記反応管（１）外周に上記各電極
（８）を密着させた状態で電力を印加することにより、
上記電極（８）間に上記反応管（１）が存在即ち反応管
（１）材質の石英が存在することとなり、この石英の誘
電率が空気より数倍高いことから上記電極（８）間の静
電容量が十分に大きくすることができ、上記プラズマが
容易に発生し、更に強いプラズマ強度が得られる。その
ため、低いRF電源（11）周波数例えば10MHz以下でのプ
ラズマの発生が可能となり、従来使用していた高い周波
数例えば13.56MHzを使用せずに上記プラズマを発生させ
ることができる。この13.56MHzの周波数は、電波となっ
て周囲に存在する他の装置を誤動作させてしまうトラブ
ルが煩雑に発生しており、上記周波数の電波シールドは
困難となっていた。しかし、上記各電極（８）を反応管
（１）外周に接触させることにより、上記10MHz以下で
のプラズマの発生が可能であるため、上記のように他の
装置を誤動作させる問題は解決することができる。ま
た、上記各電極（８）は移動機構（12）により上記反応
管（１）外周と接触或いは非接触に設定可能であるた
め、少なくとも上記プラズマを発生させる場合に上記接
触状態とし、上記反応管（１）の交換等の場合に上記非
接触状態とすることにより、上記反応管（１）を容易に
取り外すことができる。また、この反応管（１）の取り
外し時も、上記各電極（８）とその周囲に設けられてい
るヒータ（７）とは常に非接触状態を保っておき、接触
による上記ヒータ（７）の破損及び上記電極（８）の破
損を防止する。Plasma is generated inside the reaction tube (1) as described above. At this time, by applying power while the electrodes (8) are in close contact with the outer periphery of the reaction tube (1),
The reaction tube (1) is present between the electrodes (8), that is, the quartz of the material of the reaction tube (1) is present. Since the dielectric constant of this quartz is several times higher than that of air, the distance between the electrodes (8) is low. The capacitance can be made sufficiently large, the plasma is easily generated, and a stronger plasma intensity can be obtained. Therefore, it is possible to generate plasma at a low RF power supply (11) frequency, for example, 10 MHz or less, and it is possible to generate the plasma without using a conventionally used high frequency, for example, 13.56 MHz. The frequency of 13.56 MHz becomes a radio wave, causing troubles that may cause other devices in the vicinity to malfunction, and it has been difficult to shield the radio wave of the above frequency. However, by bringing the electrodes (8) into contact with the outer periphery of the reaction tube (1), it is possible to generate the plasma at the frequency of 10 MHz or less. Can be. The electrodes (8) can be set in contact or non-contact with the outer periphery of the reaction tube (1) by a moving mechanism (12). By making the above non-contact state in the case of replacement of (1) or the like, the reaction tube (1) can be easily removed. Also, when removing the reaction tube (1), the electrodes (8) and the heater (7) provided around the electrodes (8) are always kept in a non-contact state, and the heater (7) is contacted. It prevents breakage and breakage of the electrode (8).
このようなエッチングガスにより剥離された反応生成
物は、排気管（14）から排気され、反応管（１）内に反
応生成物は残留しない。そして、所定時間エッチング
後、エッチングガスを停止し、反応管（１）内部を不活
性ガス例えばN2ガスに置換し、常圧復帰する。この後、
蓋体（15）を移動機構（12）により受け渡し位置（５）
に設置してエッチング処理が終了する。The reaction product stripped by the etching gas is exhausted from the exhaust pipe (14), and no reaction product remains in the reaction pipe (1). After the etching for a predetermined time, the etching gas is stopped, the inside of the reaction tube (1) is replaced with an inert gas such as N 2 gas, and the pressure is returned to normal pressure. After this,
Transfer position (5) of lid (15) by moving mechanism (12)
And the etching process is completed.
上記実施例では電極を複数分割する構造として、２分
割する例について説明したが、これに限定するものでは
なく、例えば第３図に示すように８分割に構成しても同
様な効果が得られる。このように複数分割した電極
（８）と夫々隣接する電極（８）に、各々異なる極性の
電力を印加してもよく、この場合、上記隣接する電極
（８）間、即ち反応管（１）内壁の表面付近に強い電界
（18）が発生するため、上記反応管（１）内壁に付着し
た反応生成物を効率良く、高速にエッチングすることが
できる。この時、上記各電極（８）に電力を印加するRF
電源（11）は、複数系統使用してもよいし、１系統のRF
電源（11）から上記各電極（８）に複数分配してもよ
い。In the above-described embodiment, an example in which the electrode is divided into a plurality of parts is described as an example in which the electrode is divided into two parts. However, the present invention is not limited to this. For example, even if the electrode is divided into eight parts as shown in FIG. . Electric powers of different polarities may be applied to the electrode (8) thus divided and the electrode (8) respectively adjacent to each other. In this case, between the adjacent electrodes (8), that is, the reaction tube (1) Since a strong electric field (18) is generated near the surface of the inner wall, the reaction products attached to the inner wall of the reaction tube (1) can be efficiently and rapidly etched. At this time, RF for applying power to each electrode (8)
The power supply (11) may use a plurality of systems or one system of RF.
A plurality of electrodes (8) may be distributed from the power supply (11).
また、この発明は上記実施例に限定されるものではな
く、例えば石英製の反応管は単管でなくとも、石英製の
二重管例えば上面が封止された筒状の外管と、この外管
と非接触状態で筒状の内管とから反応管を構成したもの
でも良い。この場合、二重管構造の反応管の内管にエッ
チングガスを供給し、内管と外管との間にエッチングガ
スが流れるように排気制御すると、エッチングガスは、
外部電極に沿って流れる。すると、電極の近くは電界が
強く、プラズマが強く発生するため、供給されたエッチ
ングガスのプラズマへの変換効率が向上する。例えばNF
3ガス流量1000SCCM、RF周波数400kHz、電力1kW時ではプ
ラズマへの変換効率が95％と高効率が得られた。又、上
記実施例ではRF電源（11）からの接続端子と電極（８）
との結合をネジ等により行ない、ネジのゆるみ対策とし
て、結合部を200℃以下に設定していたが、200℃以上の
場所で結合する場合は、RF電源からはRF信号を伝えるの
で結合部で直流の導通がなくとも交流の導通が得られれ
ば良いことになる。即ち、SiC等の電極（８）とRF電源
（11）の金属性端子との結合表面積を大きくし、複数箇
所でネジ止めする。すると大気中におかれたSiCは高温
となると表面に酸化膜が発生し直流の導通が得られなく
なるが、結合表面積が大きいため静電容量を大きくとる
ことが出来るので、RF電流を十分に流すことが出来る。
この時、金属性接続端子と引き出しリードの接続は、接
続端子の温度が200℃以下の所で接続することが望まし
い。Further, the present invention is not limited to the above embodiment.For example, a quartz reaction tube is not limited to a single tube, and may be a quartz double tube such as a cylindrical outer tube whose upper surface is sealed, and The reaction tube may be constituted by a cylindrical inner tube in a non-contact state with the outer tube. In this case, when the etching gas is supplied to the inner tube of the reaction tube having the double tube structure and the exhaust gas is controlled so that the etching gas flows between the inner tube and the outer tube, the etching gas becomes
It flows along the external electrode. Then, since an electric field is strong near the electrode and plasma is strongly generated, the conversion efficiency of the supplied etching gas into plasma is improved. For example, NF
At a gas flow rate of 1,000 SCCM, RF frequency of 400 kHz, and power of 1 kW, the conversion efficiency to plasma was as high as 95%. In the above embodiment, the connection terminal from the RF power supply (11) and the electrode (8)
In order to prevent loosening of the screw, the coupling was set at 200 ° C or lower.However, when coupling at a temperature of 200 ° C or higher, the RF signal is transmitted from the RF power source. Therefore, it is sufficient that AC conduction can be obtained without DC conduction. That is, the bonding surface area between the electrode (8) made of SiC or the like and the metallic terminal of the RF power supply (11) is increased, and screws are fixed at a plurality of locations. Then, when the temperature of the SiC in the atmosphere becomes high, an oxide film is generated on the surface and DC conduction cannot be obtained.However, since the coupling surface area is large, the capacitance can be increased, so that sufficient RF current can flow. I can do it.
At this time, it is preferable that the connection between the metallic connection terminal and the lead-out lead be made at a place where the temperature of the connection terminal is 200 ° C. or less.
さらに、上記実施例では電極は均熱管を兼ねて設けら
れていたが、夫々別系統で設けても良く、電極の分割は
２分割でなくともプラズマが有効に発生するものなら何
分割でも良く、又、電極材質として耐熱性金属表面に重
金属を発生し難くかつ透過し難い材質例えばセラミック
で被覆したものでも良く、電極に印加する周波数は周縁
装置に悪影響を与えない例えば10MHz以下であれば何れ
でも良い。Further, in the above embodiment, the electrodes were provided also as heat equalizing tubes, but they may be provided in separate systems, respectively, and the electrode may be divided into any number as long as the plasma is effectively generated without being divided into two. The electrode material may be a material that hardly generates and transmits a heavy metal on the heat-resistant metal surface, for example, a material coated with ceramic.The frequency applied to the electrode may be any frequency, for example, 10 MHz or less that does not adversely affect the peripheral device. good.
さらに又、上記実施例では石英製の反応管内部に付着
した反応生成物をプラズマエッチングしていたが、ウエ
ハを載置していない石英製のボートや保温筒を反応管内
に設置した状態でプラズマエッチングを行なっても良
く、このようにするとボートや保温筒に付着した反応生
成物を除去することが可能となり汎用性が高いものとな
る。Further, in the above embodiment, the reaction product adhered to the inside of the reaction tube made of quartz was plasma-etched. Etching may be performed, and by doing so, it is possible to remove the reaction products attached to the boat or the heat retaining cylinder, and the versatility is enhanced.
さらに又、上記実施例ではウエハをバッチ処理する縦
型反応炉からなるCVD装置として説明したが、CVD装置で
なくとも気相エピタキシャル成長装置や拡散装置等の反
応炉から成る装置であれば何れでも良く、反応炉も横型
に適応して良いことは言うまでもない。又、上記実施例
を応用してウエハをバッチ処理するプラズマCVD装置等
として使用しても良い。Furthermore, in the above-described embodiment, the CVD apparatus is described as a vertical reactor for batch processing wafers. However, any apparatus other than a CVD apparatus, such as a vapor phase epitaxial growth apparatus or a diffusion apparatus, may be used. Needless to say, the reactor may be adapted to a horizontal type. Further, the above embodiment may be applied to a plasma CVD apparatus for batch processing wafers or the like.
以上述べたようにこの実施例によれば、反応管外周に
設けられた重金属を発生し難くかつ透過し難い材質によ
り形成された複数の電極間に電力を印加し、この電力に
より上記反応管内に導入したエッチングガスをプラズマ
化し、このプラズマ化したエッチングガスにより上記反
応管内壁面に付着した反応生成物を除去することによ
り、上記反応管外周に設けた複数の電極間でプラズマを
発生させることができるため、上記反応管内に電極を挿
入する必要はなく、この電極の挿入によるスパッタリン
グ汚染は発生しない。また、上記反応管外周に設ける複
数の電極を、例えば従来使用している反応管周囲に設け
た均熱管を複数分割して流用することにより他の電極を
新たに設置する必要はなく、低コストで実現することが
できる。更に、上記複数の電極を重金属を発生し難くか
つ透過し難い材質で構成、或いは重金属を発生し難くか
つ透過し難い材質で構成されている均熱管を流用するこ
とにより、上記電極から重金属が発生或いは電極外周に
存在する重金属を透過することはなく、この重金属によ
る被処理基板の歩留まりの低下を抑止することが可能と
なる。As described above, according to this embodiment, power is applied between a plurality of electrodes formed of a material that is hard to generate and hardly transmit heavy metals provided on the outer periphery of the reaction tube, and the power is applied to the inside of the reaction tube by the power. The introduced etching gas is turned into plasma, and the reaction gas adhered to the inner wall of the reaction tube is removed by the turned etching gas, whereby plasma can be generated between a plurality of electrodes provided on the outer periphery of the reaction tube. Therefore, there is no need to insert an electrode into the reaction tube, and the insertion of the electrode does not cause sputtering contamination. In addition, a plurality of electrodes provided on the outer periphery of the reaction tube are divided into a plurality of heat equalizing tubes provided around the conventionally used reaction tube. Can be realized. Furthermore, heavy metals are generated from the electrodes by forming the plurality of electrodes from a material that does not easily generate and transmit a heavy metal, or by using a heat equalizing tube that is formed from a material that does not easily generate and transmit a heavy metal. Alternatively, the heavy metal existing on the outer periphery of the electrode is not transmitted, and it is possible to suppress a decrease in the yield of the substrate to be processed due to the heavy metal.
また、上記反応管を取り外さずに反応生成物を除去す
ることができるため、上記反応生成物の除去装置を他に
設ける必要はなく、スペースを有効に活用することが可
能となる。In addition, since the reaction product can be removed without removing the reaction tube, there is no need to provide another device for removing the reaction product, and the space can be effectively used.
以上説明したように本発明によれば、反応管外周に設
けられた重金属を発生し難くかつ透過し難い材質により
形成された複数の電極間に電力を印加し、この電力によ
り上記反応管内に導入したエッチングガスをプラズマ化
し、このプラズマ化したエッチングガスにより上記反応
管内壁面に付着した反応生成物を除去することにより、
上記反応管外周に設けた複数の電極間でプラズマを発生
させることができるため、上記反応管内に電極を挿入す
る必要はなく、この電極の挿入によるスパッタリング汚
染は発生しない。また、上記反応管を取り外さずに反応
生成物を除去することができるため、上記反応生成物の
除去作業を短時間で行なえ、装置の稼動効率を向上する
ことができる。更に、重金属が上記反応管内に進入する
ことを防止できるため、被処理基板の処理時における重
金属の付着はなく、歩留まりの低下を抑止することがで
きる。As described above, according to the present invention, power is applied between a plurality of electrodes formed of a material that is hard to generate and hardly transmit heavy metals provided on the outer periphery of a reaction tube, and is introduced into the reaction tube by the power. By converting the etched etching gas into a plasma and removing the reaction product attached to the inner wall surface of the reaction tube by the etching gas,
Since plasma can be generated between a plurality of electrodes provided on the outer periphery of the reaction tube, there is no need to insert an electrode into the reaction tube, and sputtering contamination due to the insertion of the electrode does not occur. Further, since the reaction product can be removed without removing the reaction tube, the operation of removing the reaction product can be performed in a short time, and the operation efficiency of the apparatus can be improved. Further, since the heavy metal can be prevented from entering the reaction tube, the heavy metal does not adhere during the processing of the substrate to be processed, and a decrease in the yield can be suppressed.
第１図は本発明方法の一実施例を説明するためのCVD装
置の構成図、第２図は第１図の電極説明図、第３図は第
１図電極の他の実施例説明図である。 １……反応管、７……ヒータ ８……電極、11……RF電源 12……移動機構、18……電界FIG. 1 is a structural view of a CVD apparatus for explaining one embodiment of the method of the present invention, FIG. 2 is an explanatory view of the electrode of FIG. 1, and FIG. 3 is an explanatory view of another embodiment of the electrode of FIG. is there. 1 ... reaction tube, 7 ... heater 8 ... electrode, 11 ... RF power supply 12 ... moving mechanism, 18 ... electric field
Claims (3)
可能に構成された反応管と、 前記反応管を囲繞する如く設けられたヒータと、 前記反応管内に前記被処理体をロード・アンロードする
搬送機構と、 前記反応管と前記ヒータとの間に設けられ、重金属を発
生し難くかつ透過し難い材質により形成され、前記反応
管の外壁に近接又は接触した状態と、前記反応管の外壁
から離間した状態に設定可能な如く移動可能とされ、前
記反応管の外壁に近接又は接触した状態で前記反応管内
壁近傍に濃いプラズマを生起するよう構成された複数の
電極と 前記電極に高周波電力を供給して前記反応管内にプラズ
マを生起する高周波電力供給機構と を具備したことを特徴とする縦型熱処理装置。1. A reaction tube formed in a cylindrical shape and capable of accommodating an object to be processed therein, a heater provided so as to surround the reaction tube, and loading the object to be processed into the reaction tube. A transfer mechanism for unloading, provided between the reaction tube and the heater, formed of a material that is unlikely to generate and transmit heavy metal, and that is close to or in contact with an outer wall of the reaction tube; A plurality of electrodes configured to be movable so as to be set in a state separated from the outer wall of the tube, and configured to generate a dense plasma near the inner wall of the reaction tube in a state close to or in contact with the outer wall of the reaction tube; and A high-frequency power supply mechanism for supplying high-frequency power to the reaction tube to generate plasma in the reaction tube.
ファイトから構成されていることを特徴とする請求項１
記載の縦型熱処理装置。2. The apparatus according to claim 1, wherein said electrode is made of silicon carbide or graphite.
The vertical heat treatment apparatus as described in the above.
収容し、当該被処理体を加熱して所定の処理を施す処理
工程と、 前記反応管内から搬送機構によって前記被処理体を搬出
した後、前記反応管の外側に設けられ、重金属を発生し
難くかつ透過し難い材質により形成され、前記反応管の
外壁に近接又は接触した状態と前記反応管の外壁から離
間した状態に設定可能な如く移動可能とされた複数の電
極を、前記反応管の外壁に近接又は接触した状態とし、
これらの電極に高周波電力を供給して前記反応管内にプ
ラズマを生起して当該反応管の内壁をクリーニングする
工程と を具備したことを特徴とする縦型熱処理装置による処理
方法。3. A processing step in which an object to be processed is accommodated in a reaction tube formed in a cylindrical shape, and a predetermined process is performed by heating the object to be processed. After being carried out, it is provided outside the reaction tube, is made of a material that hardly generates and transmits heavy metal, and is set to a state close to or in contact with the outer wall of the reaction tube and a state separated from the outer wall of the reaction tube. A plurality of electrodes which are made movable as possible, in a state close to or in contact with the outer wall of the reaction tube,
Supplying high frequency power to these electrodes to generate plasma in the reaction tube to clean the inner wall of the reaction tube.
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|---|---|---|---|
| JP63140761A JP2721846B2 (en) | 1988-06-08 | 1988-06-08 | Vertical heat treatment apparatus and treatment method by vertical heat treatment apparatus |
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| JPS62203330A (en) * | 1986-03-04 | 1987-09-08 | Denkoo:Kk | Semiconductor heat treatment apparatus with reaction tube washing means |
| JPS6394635A (en) * | 1986-10-09 | 1988-04-25 | Furendotetsuku Kenkyusho:Kk | Device for manufacturing semiconductor |
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