JPH0754801B2 - 半導体装置製造装置およびその反応管内部の洗浄方法 - Google Patents

半導体装置製造装置およびその反応管内部の洗浄方法

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JPH0754801B2
JPH0754801B2 JP61038321A JP3832186A JPH0754801B2 JP H0754801 B2 JPH0754801 B2 JP H0754801B2 JP 61038321 A JP61038321 A JP 61038321A JP 3832186 A JP3832186 A JP 3832186A JP H0754801 B2 JPH0754801 B2 JP H0754801B2
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弘▲吉▼ 大谷
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株式会社フレンドテツク研究所
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は半導体装置の製造装置およびその洗浄方法に関
するものである。
[従来の技術] LSIなどの半導体装置の製造工程中、半導体基板や製造
過程における半導体装置の酸化,拡散あるいはCVD(気
相成長)等の処理工程においては、加熱された反応管内
に所定の反応ガスが導入される。反応管としては一般に
石英,アルミナあるいはパイレックス等の材料からなる
ものが用いられているが、これらの処理工程中に、加熱
された反応管と反応ガスとの反応,異なる種類の反応ガ
ス間の反応などによって反応管の内壁に多結晶SiやSiO2
等が次第に付着する。この付着物の堆積量が増加する
と、付着物は反応管の内壁から剥離して半導体基板ある
いは製造過程の半導体装置に付着してその表面を汚染
し、必要な処理を防げることになる。
従来、このような堆積物を取除く方法としては、反応管
を装置から取外して、手作業で酸洗いすることが一般的
に行われていた。例えば、通常のCVDプロセスでは、同
一の反応管を使用して10回ないし15回の処理を繰返して
行い、反応管の内壁に反応生成物が15〜20μm堆積する
と、反応管をCVD装置から取外し、フッ酸と硝酸の混液
などで、反応管内部を洗浄し、堆積物をエッチング除去
していた。これは手作業で行われ、作業に手間がかか
り、極めて面倒であった。
最近、洗浄時に反応管を取外すことなく、反応管内に電
極を挿入するとともにエッチングガスを導入し、電極に
高周波電圧を加えて管内にエッチングガスのプラズマを
発生させ、このプラズマのエッチング作用によって堆積
物を除去する装置が開発された(例えば日経マイクロデ
バイス,1985年9月号、124〜125ページ参照)。しかし
この装置によっても、反応管の洗浄の際、必ず反応管内
の基板支持具などの治具類を取出さねばならず、また管
内の長さ方向に長形の電極を的確に挿入する作業が必要
であり、やはり操作に手間がかかり、面倒であるという
難点があった。
[発明が解決しようとする問題点] 本発明は上述した従来の欠点を除去し、洗浄時に半導体
製造装置外に反応管を取出す必要なく、また反応管内の
治具類を反応管外に必ずしも取出す必要なく、随時簡便
に反応管の洗浄を行うことのできる手段を具えた半導体
装置の製造装置および反応管の洗浄方法を提供すること
を目的とする。
[問題点を解決するための手段] 本発明は、ガス供給口および排出口を備えた縦型反応管
と、前記縦型反応管を囲んで設けられた該反応管を加熱
するための加熱炉と、該加熱炉内壁に配設されたヒータ
ーと、前記ヒーターと前記縦型反応管との間にて前記ヒ
ーターにより加熱される部分の前記縦型反応管外壁の領
域に固設され、反応管内壁に堆積した反応生成物を除去
するプラズマ発生用電極と具備するとともに、前記プラ
ズマ発生用電極が前記縦型反応管の長さ方向にほぼ平行
に伸びかつ相互にほぼ同じ間隔を置いて配置された多数
の帯状もしくは線状の導電体であることを特徴とする半
導体装置製造装置に関するものであり、また、本発明
は、ガス供給口および排出口を備えた縦型反応管と、前
記縦型反応管を囲んで設けられた該反応管を加熱するた
めの加熱炉とを具備した半導体装置製造装置の反応管内
部の洗浄方法において、前記ガス供給口から前記縦型反
応管内部にエッチングガスを供給し、前記ヒーターと前
記縦型反応管との間にて前記ヒーターにより加熱される
部分の前記縦型反応管外壁の領域に固設されるととも
に、前記縦型反応管の長さ方向にほぼ平行に伸びかつ相
互にほぼ同じ間隔を置いて配置された多数の帯状もしく
は線状の導電体からなるプラズマ発生用電極に高周波電
圧を印加して、前記縦型反応管内部に前記エッチングガ
スのプラズマを発生させ、このプラズマにより、ヒータ
ー加熱をしまたはせずに、前記反応管内壁に推積した反
応生成物を除去することを特徴とする半導体装置製造装
置の反応管内部の洗浄方法に関するものである。
[作用] 本発明においては、反応管の洗浄に当り、反応管内に所
定のエッチングガスを供給するとともに多数のプラズマ
発生用電極に高周波電圧を印加して、反応管内にプラズ
マを発生させ、このプラズマの作用により、反応管の内
壁に堆積した反応生成物を除去するので反応管内が良好
に洗浄される。
プラズマ発生電極は装置に常設されているので、洗浄作
業を随時容易に行うことができる。
[実施例] 以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明す
る。第1図に本発明を縦形炉に適用した実施例を示す。
同図の1は外筒、2はこの外筒1の内側に配設された内
筒、3はこの内筒2の内壁に固着された断熱材であり、
これらで筒状の炉体を構成している。4はこの炉体の内
壁に配設された抵抗体からなるヒータである。以上の構
成要素により加熱炉Fが構成されている。5はこの加熱
炉Fの内側にヒータ4に距離を隔てて配設された石英か
らなる反応管で、この反応管5の上端側はガス導入口6
を残して閉鎖され、下端側は開放されている。7は反応
管5内に挿入される図示しない半導体基板載置用ボート
を保持して、反応管5の下部開放端を塞ぐフランジであ
る。8はこのフランジ7に設けられて反応管5内に連通
するガス排出口である。
9aおよび9bはそれぞれ反応管5内の外壁に対向させて、
反応管5のヒータ4との間のプラズマ発生用電極の配設
領域である。10は電極9a,9bに高周波電圧を供給するよ
うに接続された高周波発生器である。ヒータ4と反応管
5の間に挿入されている電極ヒータ4の昇温によって加
熱され、輻射熱を放出する高温では、反応管5の加熱を
防げることはない。を電極を設けない場合とほとんど変
化なく行うことができる。プラズマ発生用電極は自立さ
せてもよく、電気炉Fに適宜の手段で支持させてもよ
い。
上述の構成になる半導体装置の製造装置は、反応管5内
に半導体基板または製造過程の半導体装置などを収容
し、ガス導入口6から所定の反応ガスを管内に供給する
とともにヒータ4により加熱して半導体基板などに必要
な処理を加えるのであるが、この処理過程で前述のよう
に反応管5の内壁に反応生成物が付着堆積して行く。
本装置では、この堆積物を除去し反応管5の洗浄を行う
には、反応管5内を減圧して上記の反応ガスに代え所定
のエッチングガスgを供給するとともに、高周波発生器
10により両電極9a,9bに高周波電圧を印加して、反応管
5内に高周波電界を生じさせる。これにより反応管5の
内側にエッチングガスのプラズマを発生させ、このプラ
ズマのエッチング作用により反応管5の内壁に堆積した
反応生成物を除去し、反応管5内を洗浄する。
エッチングガスgとしては、堆積物の組成に応じてNF3,
SF6,CF4その他を用いることができる。直径約150mmの反
応管の内壁に付着したSiO2をNF3ガスを使用して除去し
た例について説明する。反応管内を0.5〜0.7Torr程度に
減圧し、ガス導入口6からNF3ガスを流入させた。対向
するプラズマ発生用電極に13.56MHz,400Wの高周波電力
を印加して反応管内にNF3のプラズマを発生させた。プ
ラズマ中のF原子,FイオンはSiO2のSiと反応してSiF4
生成する。SiF4は揮発性なのでガス化しガス排出口8か
ら排出される。プラズマによるエッチングを、反応管を
加熱しないで行った時のエッチング速度は800〜1000Å/
min程度であった。反応管を300〜400℃に加熱してエッ
チングを行うと、エッチング速度は8,000〜10,000Å/mi
nに達し、反応管壁に約20μmの厚さで堆積した付着物
は約20分後に取除かれ、反応管の洗浄が終了した。
反応ガスにSF6を用いた場合のエッチング速度はNF3を用
いた時の約70%であった。CF4,CHF3,トリクロルエチレ
ン,CCl4など炭素原子を含むガスを用いる場合はO2添加
して新たに重合物が形成されるのを避けるとよい。反応
管内の圧力は10-3〜10Torr程度の範囲で自由に選ぶこと
ができ、プラズマ発生用電極に印加する高周波電力の周
波数は30kHz〜40kHzの範囲で自由に選ぶことができる。
本装置ではプラズマ発生用電極が反応管の周囲に固設さ
れているので、反応管洗浄の都度、反応管を装置から取
り外したり、電極材を反応管内に挿入するような面倒な
操作を必要とすることなく、随時容易に反応管の洗浄を
行うことができる。また特別の場合を除き半導体基板支
持具などの治具類を反応管内に置いたままで、反応管と
同時に洗浄することができる。
第3図は電極形状を見やすくするために電気炉Fを取り
はずした状態を示してある。第3図の例においては、電
極は反応管5の長さ方向に沿わせて周方向に相互に間隔
をおいて配設された一群の線状または帯状の金属体9c1,
9c2,…,9cnと、同じく一群の線状または帯状の金属体9d
1,9d2,…9dnからなっている。各群内の金属体はそれぞ
れ高周波発生器の同一の出力端子に接続され、プラズマ
発生用の電極を形成している。各電極は自立させてもよ
く、炉体に支持させてもよい。
本発明の他の実施例を第4図に示す。この実施例は主と
して反応管部分の構成が第1図に示した実施例とは異な
っている。第4図において第1図の装置と同一部分には
同符号を付してその説明を省略する。先ず、第4図にお
いて、5は上端側が閉鎖され、下端側が開放された反応
管、11はフランジ7に設けられた供給口、12はこのガス
供給口に連通して反応管5内に立設され、開口先端部か
ら反応管5内にガスを流下させるガス供給管である。13
は外筒1の外側面に取付けられた高周波整合器で、この
高周波整合器は高周波発生器10と電極9a,9bとの間に接
続されて、両電極に適切な高周波電圧を与えるための整
合作用をするものである。
本実施例においても、反応管5内を減圧して、ガス供給
口11より前述のようなエッチングガスgを供給するとと
もに、電極9a,9bに高周波電圧を印加することにより反
応管5内にプラズマを発生させ、このプラズマの作用に
より、反応管5のみならず、ガス供給管12に付着した反
応生成物も除去されて洗浄される。
第5図に本発明のさらに他の実施例を示す。第5図にお
いて、第1図と、同一部分には同一符号を付してその説
明を省略する。この実施例は反応管5が二重管構成にな
るもので、5Aは外部反応管、5Bは外部反応管よりも小径
で外部反応管内に同心状に挿設された内部反応管であ
り、5Baは内部反応管の上部側に設けられた複数のガス
排出孔である。内部反応管5Bは下端側で、フランジ7に
設けられたガス供給路を介してガス供給口11に連通して
いる。14は両反応管5A,5Bの管壁間に形成されて、ガス
排出孔5Baからの排出ガスを流下させるガス通路であ
る。このガス通路は下端側でガス排出口8に連通してい
る。
本実施例においても、反応管5B,5A内を減圧して、ガス
供給口11よりエッチングガスgを供給するとともに、電
極9a,9bに高周波電圧を印加することにより反応管5B,5A
内にプラズマが発生し、プラズマの作用により反応管5
B,5Aが洗浄される。即ち、本発明はかかる二重の反応管
の洗浄にも有効である。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明に係る半導体装置の製造装
置は、反応管の外壁に対向させてプラズマ発生用電極を
設けてあり、反応管の洗浄に当って、反応管内にエッチ
ングガスを供給するとともに、プラズマ発生用電極に高
周波電圧を加えて高周波電界により反応管内部にプラズ
マを発生させ、プラズマ作用により反応管内を洗浄する
ようにしたので、従来のように洗浄を行うたびに反応管
を装置から取り外したり、あるいは反応管内に長形の電
極を的確に挿入するような面倒な作業を必要とすること
なく、反応管の洗浄を随時に極めて容易に行うことがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明にかかる半導体装置の製造装置の一実施
例の概要を示す縦断面図、 第2図は第1図に示した装置の横断面図、 第3図は第1図、第2図の電極の形状を示すための側面
図、 第4図および第5図は、それぞれ本発明にかかる装置の
他の実施例の概要を示す縦断面図である。 1……外筒、 2……内筒、 3……断熱材、 4……ヒータ、 5……反応管、 5A……外部反応管、 5B……内部反応管、 9a,9b,9cn,9dn,9en,9fn……プラズマ発生用電極、 10……高周波発生器、 13……高周波整合器、 F……加熱炉、 g……エッチングガス。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ガス供給口および排出口を備えた縦型反応
    管と、前記縦型反応管を囲んで設けられた該反応管を加
    熱するための加熱炉と、該加熱炉内壁に配設されたヒー
    ターと、前記ヒーターと前記縦型反応管との間にて前記
    ヒーターにより加熱される部分の前記縦型反応管外壁の
    領域に固設され、反応管内壁に堆積した反応生成物を除
    去するプラズマ発生用電極とを具備するとともに、前記
    プラズマ発生用電極が前記縦型反応管の長さ方向にほぼ
    平行に伸びかつ相互にほぼ同じ間隔を置いて配置された
    多数の帯状もしくは線状の導電体であることを特徴とす
    る半導体装置製造装置。
  2. 【請求項2】ガス供給口および排出口を備えた縦型反応
    管と、前記縦型反応管を囲んで設けられた該反応管を加
    熱するための加熱炉とを具備した半導体装置製造装置の
    反応管内部の洗浄方法において、前記ガス供給口から前
    記縦型反応管内部にエッチングガスを供給し、前記ヒー
    ターと前記縦型反応管との間にて前記ヒーターにより加
    熱される部分の前記縦型反応管外壁の領域に固設される
    とともに、前記縦型反応管の長さ方向にほぼ平行に伸び
    かつ相互にほぼ同じ間隔を置いて配置された多数の帯状
    もしくは線状の導電体からなるプラズマ発生用電極に高
    周波電圧を印加して、前記縦型反応管内部に前記エッチ
    ングガスのプラズマを発生させ、このプラズマにより、
    ヒーター加熱をしまたはせずに、前記反応管内壁に堆積
    した反応生成物を除去することを特徴とする半導体装置
    製造装置の反応管内部の洗浄方法。
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