JP4964908B2 - Cleaning the reaction tube - Google Patents
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Description
本発明は縦型炉を有する半導体製造装置の、特に高温酸化処理等高温処理を行う炉口部の改良に関するものである。 The present invention relates to improvement of a semiconductor manufacturing apparatus having a vertical furnace, in particular, a furnace port portion for performing high temperature processing such as high temperature oxidation processing.
図4に於いて従来の半導体製造装置の高温酸化処理用縦型炉を説明する。尚、図4は縦型炉の炉口部分を示している。 Referring to FIG. 4, a conventional vertical furnace for high-temperature oxidation treatment of a semiconductor manufacturing apparatus will be described. FIG. 4 shows a furnace port portion of the vertical furnace.
上端が閉塞された筒状のヒータユニット1はヒータベース3に断熱材2を介して立設され、前記ヒータベース3の下側には該ヒータユニット1の下面に取付けられた支持ブロック4を介して反応管ベース5が設けられている。該反応管ベース5にはフランジアダプタ6が設けられ、該フランジアダプタ6に上端が閉塞された筒状の反応管7が立設されている。該反応管7は下端がヒータベース3より下方に延出している。前記反応管7にはボート(図示せず)が装入される様になっており、該ボートはボートキャップ8を介してボート受台9に載置される様になっている。
A
前記断熱材2と前記反応管7の下端近傍との間隙を閉塞する様に炉口断熱材10が設けられ、更に前記反応管7の下端部には断熱クロス11が巻設され、炉口部の温度低下を抑制している。
A furnace port
高温、1200℃以上では石英は耐熱性に問題があるので炭化硅素(Si C)が用いられる。従来の半導体製造装置の縦型炉に於いても、反応管7は炭化硅素で製作され、フランジアダプタ6は石英製で製作されている。
Since quartz has a problem in heat resistance at a high temperature of 1200 ° C. or higher, silicon carbide (SiC) is used. Even in a vertical furnace of a conventional semiconductor manufacturing apparatus, the
上記した様に、反応管7の下端部はヒータユニット1に囲繞される加熱域から下方に突出している為、下端部と加熱域にある部分とは大きな温度差が生じる。反応管7の下端にフランジを設けた場合、前記温度差に起因する熱応力がフランジ部に集中する。又、反応管7の材料である炭化硅素は脆い材料であるので、大きな熱応力が生じると破損してしまう。この為前記反応管7の下端にはフランジを設けることができず、図4で示した従来例では反応管7の下端にはフランジが形成されていない。更に、前記反応管7とフランジアダプタ6との間には、耐熱性の問題からシール材が設けられてなく、前記反応管7とフランジアダプタ6との間のシールは反応管7下端面と反応管フランジアダプタ6上端面との面接触のみである。
As described above, since the lower end portion of the
その為、クリーニングガスとして塩化水素(HCl)ガスを反応管7内に流すと、前記反応管7とフランジアダプタ6との接触面からHClガスが漏出し、装置の金属部を腐食させてしまうという問題があった。
Therefore, if hydrogen chloride (HCl) gas is flowed into the
本発明は斯かる実情に鑑み、高温処理用縦型炉に於いてクリーニングガスが反応炉より漏出することを防止し、クリーニングガスとしてHClガスの使用を可能としたものである。 In view of such circumstances, the present invention prevents the cleaning gas from leaking from the reaction furnace in the vertical furnace for high-temperature treatment, and enables the use of HCl gas as the cleaning gas.
本発明は、反応管の下端にフランジを形成し、フランジアダプタの上フランジと前記フランジ間にシール溝を形成し、前記フランジと前記上フランジとを重合させ、前記シール溝にシールガスを供給し、前記シール溝内の圧力は反応管内外の圧力よりも高くする工程と、前記反応管内にクリーニングガスを導入する工程とを具備した反応管のクリーニング方法に係るものである。 In the present invention , a flange is formed at the lower end of the reaction tube, a seal groove is formed between the upper flange of the flange adapter and the flange, the flange and the upper flange are overlapped, and a seal gas is supplied to the seal groove. Further, the present invention relates to a method for cleaning a reaction tube comprising a step of making the pressure in the seal groove higher than the pressure inside and outside the reaction tube and a step of introducing a cleaning gas into the reaction tube .
本発明によれば、反応管の下端にフランジを形成し、フランジアダプタの上フランジと前記フランジ間にシール溝を形成し、前記フランジと前記上フランジとを重合させ、前記シール溝にシールガスを供給し、前記シール溝内の圧力は反応管内外の圧力よりも高くする工程と、前記反応管内にクリーニングガスを導入する工程とを具備したので、反応管内部への外部雰囲気の浸入、及び反応管内部からのガスの漏出が防止できるという優れた効果を発揮する。 According to the present invention, a flange is formed at the lower end of the reaction tube, a seal groove is formed between the upper flange of the flange adapter and the flange, the flange and the upper flange are overlapped, and seal gas is supplied to the seal groove. And supplying a pressure in the seal groove higher than the pressure inside and outside the reaction tube and a step of introducing a cleaning gas into the reaction tube. Excellent effect of preventing gas leakage from inside the tube.
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention with reference to the drawings.
図1〜図3中、図4中で示したものと同様の構成要素には同符号を付してある。 1 to 3, the same components as those shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals.
上下に上フランジ13a,下フランジ13bを有する石英製のフランジアダプタ13を反応管ベース5上に載設する。該フランジアダプタ13の上フランジ13aの上端はヒータユニット1の加熱域の下端と一致、又は略一致しており、前記上フランジ13aに炭化硅素製の反応管7のフランジ7aが重合され、反応管7が立設される。前記フランジアダプタ13のヒータベース3より下方に露出する部分には断熱クロス11が巻設されている。
A
前記断熱クロス11、前記フランジアダプタ13の円筒側壁を貫通して反応ガス導入ポート14が設けられる。該反応ガス導入ポート14は先端が閉塞され、先端部上面に反応ガス導入ノズル15が連通している。該反応ガス導入ノズル15は反応管7の上端部迄延び、反応ガス導入ポート14の上端、及び適宜箇所に穿設された導入孔(図示せず)より反応ガスを導入する様になっている。又、前記フランジアダプタ13の円筒側壁には排気ポート16が連通され、外端部は断熱クロス11を貫通して外部に突出している。
A reaction
前記反応ガス導入ポート14には給気配管17が接続され、反応ガス導入ポート14のフランジ、給気配管17のフランジ間にOリング18が介設され、両フランジはフランジクランプ19により結合される。又、前記排気ポート16には排気配管20が接続され、排気ポート16のフランジ、排気配管20のフランジ間にOリング18が介設され、両フランジはフランジクランプ19により結合される。
An
前記反応ガス導入ポート14、排気ポート16と干渉しない位置にシールガス導入ポート21を固着する。該シールガス導入ポート21と図示しないシールガス源とは配管22により接続する。又、前記上フランジ13aの上面にシール溝23が刻設され該シール溝23と前記シールガス導入ポート21とは給気連絡管24により連通され、前記シール溝23と前記排気ポート16とは排気連絡管25により連通されている。
A seal
前記断熱クロス11の周面から挿入し、断熱クロス11の上端面から突出するL字状の窒素ガスパージノズル26、ガス検知ノズル27を各々設け、前記窒素ガスパージノズル26は図示しない窒素ガス供給源に接続し、前記ガス検知ノズル27は図示しないガス検出器にそれぞれ接続する。
An L-shaped nitrogen
尚、図中28はボートキャップ8のフランジと下フランジ13b間とをシールするOリングであり、29はボート受台9の下面に埋設され前記Oリング28を冷却する為の冷却管、30は下フランジ13bを固定するフランジ押え31に形成された冷却路32に冷却水を給排する為のノズルである。
In the figure, 28 is an O-ring that seals between the flange of the
以下、作用を説明する。 The operation will be described below.
ヒータユニット1により加熱した状態で、図示しないボートにウェーハを装填し、ボートを反応管7内に装入し、前記給気配管17、反応ガス導入ポート14、反応ガス導入ノズル15を介して反応管7内に反応ガスを導入し、ウェーハに所要の処理、例えば酸化処理を行う。処理後のガスは前記排気ポート16、排気配管20を介して排出される。処理が完了したウェーハは図示しないボートと共に引出される。
In a state heated by the
次に、反応管7内をHClガスによるクリーニングを行う場合、ウェーハが装填されていないボートを反応管7内に装入し、前記給気配管17、反応ガス導入ポート14、反応ガス導入ノズル15を介して反応管7内にHClガスを導入し、更にHClガスを前記排気ポート16、排気配管20を介して排出する。
Next, when cleaning the inside of the
前記配管22、給気連絡管24を介して前記シール溝23にシールガス、例えば窒素ガスを供給する。シール溝23内の圧力は反応管7内外の圧力よりも高くしておき、該反応管7内のHClガスが上フランジ13aと反応管7のフランジ間より外部へリークするのをシールする。前記シール溝23内のガスは前記排気連絡管25を介して排気ポート16に排気される為、反応管内部からシール溝23へのHClガスのリークがあったとしても窒素ガスにより希釈された状態で排気ポート16に排出される。
A seal gas, such as nitrogen gas, is supplied to the
又、前記窒素ガスパージノズル26から窒素ガスを上フランジ13a近傍に供給する。上フランジ13a近傍を窒素ガスで希釈し、前記ガス検知ノズル27によりHClガスのリークを監視する。HClガスのリークがあると前記ガス検知ノズル27を介して図示しないガス検知器が直ちにHClガスのリークを検出し、警報器を作動し、或は制御装置にフィードバックし反応管7のHClガスの供給を停止する等の処置を行う。
Further, nitrogen gas is supplied from the nitrogen
前記した様に、酸化炉或は拡散炉では高温(1200℃)処理となり、炉口部の温度も又高温となる。前記反応管7の下端はヒータユニット1の下端と一致、或は略一致しており、本実施例の様に炭化硅素製の反応管7下端にフランジ7aを形成したとしてもフランジ近傍で大きな温度差が生じることがない。従って、反応管7のフランジ7aが熱応力により破損することがない。更に、石英製のフランジアダプタ13はヒータユニット1内の加熱域に含まれる部分がないので、耐熱性が問題となることはない。
As described above, high temperature (1200 ° C.) treatment is performed in the oxidation furnace or diffusion furnace, and the temperature of the furnace opening is also high. Coincides with the lower end lower end of the
而して、炉口部が高温である縦型炉に於いてHClガスを用いて装置の洗浄が安全に行える。 Thus, the apparatus can be safely cleaned using HCl gas in a vertical furnace having a high furnace port portion.
尚、上記窒素ガスパージノズル26による窒素ガスのパージはガス検知ノズル27でHClガス等有害ガスのリークを検出した時点で開始してもよい。又、パージガス、或はシール溝23に供給するガスは窒素ガス以外の不活性ガス、例えばアルゴンガス、ヘリウムガスであってもよい。又、シール溝23は反応管7のフランジ7aに設けてもよく、或は上フランジ13a、フランジ7aの両方に形成してもよい。
The purge of nitrogen gas by the nitrogen
(付記)(Appendix)
又、本発明は以下の実施の態様を含む。The present invention includes the following embodiments.
(付記1)石英製のフランジアダプタに立設した炭化珪素製の反応管の下端を、該反応管を囲繞するヒータユニット加熱域の下端に一致させたことを特徴とする半導体製造装置。(Additional remark 1) The semiconductor manufacturing apparatus characterized by making the lower end of the reaction tube made from silicon carbide standing upright on the quartz flange adapter correspond with the lower end of the heater unit heating area surrounding the reaction tube.
(付記2)石英製のフランジアダプタに立設した炭化珪素製の反応管と、ヒータベースに断熱材を介して立設されたヒータユニットとを有し、前記反応管の下端を前記断熱材の上端に一致させたことを特徴とする半導体製造装置。(Supplementary Note 2) A silicon carbide reaction tube erected on a quartz flange adapter and a heater unit erected on a heater base via a heat insulating material, the lower end of the reaction tube being connected to the heat insulating material A semiconductor manufacturing apparatus characterized by being aligned with the upper end.
(付記3)ウェーハを収容し処理する炭化珪素製の反応管と、ヒータユニットが立設されるヒータベースとを有し、前記反応管の下端を前記ヒータベースよりも上側に設けることを特徴とする半導体製造装置。(Additional remark 3) It has the reaction tube made from silicon carbide which accommodates and processes a wafer, and the heater base by which a heater unit is standingly arranged, The lower end of the said reaction tube is provided above the said heater base, It is characterized by the above-mentioned. Semiconductor manufacturing equipment.
(付記4)前記反応管の下端にフランジを形成し、前記フランジアダプタの上フランジと前記フランジ間にシール溝を形成し、前記フランジと前記上フランジとを重合させ、前記シール溝にシールガスを供給した付記1又は付記2の半導体製造装置。(Appendix 4) A flange is formed at the lower end of the reaction tube, a seal groove is formed between the upper flange and the flange of the flange adapter, the flange and the upper flange are polymerized, and a seal gas is supplied to the seal groove. The semiconductor manufacturing apparatus according to
(付記5)前記反応管の前記フランジと前記フランジアダプタの前記上フランジとの重合位置近傍にガス検知ノズルを設けた付記4の半導体製造装置。(Additional remark 5) The semiconductor manufacturing apparatus of Additional remark 4 which provided the gas detection nozzle in the vicinity of the superposition | polymerization position of the said flange of the said reaction tube, and the said upper flange of the said flange adapter.
(付記6)前記反応管の前記フランジと前記フランジアダプタの前記上フランジとの重合位置付近に不活性パージガス供給用のガスパージノズルを設けた付記4の半導体製造装置。(Additional remark 6) The semiconductor manufacturing apparatus of additional remark 4 which provided the gas purge nozzle for inert purge gas supply in the vicinity of the superposition | polymerization position of the said flange of the said reaction tube, and the said upper flange of the said flange adapter.
(付記7)1200℃以上の高温処理を行う付記1〜付記3のうちいずれか1つの半導体製造装置。
( Supplementary note 7) The semiconductor manufacturing apparatus according to any one of
(付記8)ウェーハを収容し処理する炭化珪素製の反応管と、ヒータユニットが立設されるヒータベースとを有し、前記反応管の下端を前記ヒータベースよりも上側に設けた半導体製造装置を用いたウェーハ処理方法であって、前記反応管にウェーハを装入し、前記反応管に反応ガスを導入してウェーハに所要の処理を行うことを特徴とするウェーハ処理方法。(Additional remark 8) The semiconductor manufacturing apparatus which has the reaction tube made from silicon carbide which accommodates and processes a wafer, and the heater base by which a heater unit is erected, and provided the lower end of the reaction tube above the heater base A wafer processing method using a wafer, wherein a wafer is charged into the reaction tube, a reaction gas is introduced into the reaction tube, and a required process is performed on the wafer.
1 ヒータユニット
7 反応管
13 フランジアダプタ
13a 上フランジ
21 シールガス導入ポート
23 シール溝
24 給気連絡管
25 排気連絡管
26 窒素ガスパージノズル
27 ガス検知ノズル
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