JPH11176761A - 炉芯管の洗浄方法およびその機構 - Google Patents

炉芯管の洗浄方法およびその機構

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JPH11176761A JP34236897A JP34236897A JPH11176761A JP H11176761 A JPH11176761 A JP H11176761A JP 34236897 A JP34236897 A JP 34236897A JP 34236897 A JP34236897 A JP 34236897A JP H11176761 A JPH11176761 A JP H11176761A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】炉芯管1の洗浄方法およびその機構に関し、炉
芯管1内の汚染金属の洗浄をより簡便で効果的に行うこ
とを目的としている。 【解決手段】金属汚染されている炉芯管1に安全性を考
慮したハロゲン系ガスを流入し、処理時の温度を維持し
てその温度で汚染金属をハロゲン化物の状態に変えて揮
発させ排気除去している。なお、レ−ザ光を投射する投
光鏡筒5aとその反射光を入光する入光鏡筒5bとをも
つエプソリメ−タにより汚染金属の除去状態を監視して
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、酸化、拡散、また
はアニールなどの加熱処理する熱処理炉で使われる炉芯
管の洗浄方法に関する。
【0002】
【従来の技術】通常、酸化、拡散、アニール工程などの
熱処理工程では半導体基板であるウェハなどから金属な
どの汚染物が飛散し炉芯管に付着する。このような状態
で次のウェハの熱処理を行うと、ウェハに汚染物が移り
飛び、半導体ウェハの欠陥や絶縁膜の耐圧低下などの不
良を引き起こしてしまう。
【0003】そこで、従来は、定期的に作業を中止して
炉芯管などの炉材を洗浄している。従来の洗浄方法は炉
芯管を熱処理炉から抜き取り、これをHF+HNO3
どの薬液で僅かにエッチングして除去するか、HC1な
どの薬液で洗浄して除去するかで内壁の汚染金属を洗浄
除去している。
【0004】しかし、この方法では洗浄の度に炉芯管な
どを外さなければならないためウェハ熱処理がその間中
断されて生産能力が低下し、さらに炉芯管などの炉材は
通常石英ガラス製なので取扱中に破損することもある。
【0005】また、炉芯管を取り外すことなく洗浄方法
として、塩酸やトリクロロエタンを高温状態で流して重
金属を除去する方法があるが、この方法であると、塩酸
を用いた場合には炉芯管前後の金属配管が腐食したり、
あるいは、トリクロロエタンを用いると炉芯管内にカー
ボンが残留するといった問題がある。
【0006】これらの問題を解消する洗浄方法として、
特開平4−282828号公報に開示されている。この
洗浄方法は、汚染されている熱処理炉の炉芯管内にハロ
ゲン系のガスを供給しながら紫外線を照射させハロゲン
をラジカルにし、内壁に付着する重金属などがラジカル
化してガス化され除去している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の洗浄方
法では、紫外線を照射させなければならず、どの程度の
時間紫外線を照射すれば良いか汚染金属の除去程度を認
識する手段がないので、紫外線ランプが無駄に消費する
電力が大きく運用コストが高くなるという問題がある。
また、設備にしても現用の設備に紫外線ランプと紫外線
ランプを点灯させる電源を必要とし設備コストも高くな
るし停止時間も予測できない。
【0008】炉芯管に金属が付着する内壁部分は処理ご
とに違うことはなく、使用するウェハ積載具であるボ−
トが同じである限り、金属が付着する部分はほぼ同じ部
分である。従って、ハロゲン系ガスとしてフッ素ガスを
使用すると、フッ素ラジカルが石英製の炉芯管の金属が
付着していない部分をエッチングし、何回かの過度の紫
外線照射により厚さが局部的に薄くなる。特にガス導入
口やガス排気口のネック部が薄くなると、僅かな機械的
な衝撃により破損する恐れがある。
【0009】従って、本発明の目的は、加熱処理により
炉芯管内壁に付着する汚染金属を簡便で効果的に洗浄し
得るとともにコストが安価な炉芯管の洗浄方法および機
構を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の特徴は、
ガスを導入し摂氏700度乃至950度に半導体基板を
加熱して前記半導体基板を加熱処理する熱処理炉の炉芯
管の洗浄方法において、前記半導体基板の加熱処理が終
了し前記炉芯管から前記半導体基板を取り出し、しかる
後前記炉芯管を密閉し前記処理温度を維持しながらハロ
ゲン系ガスを導入し前記炉芯管の内壁に付着する汚染金
属と化学反応させ前記汚染金属をハロゲン化物に変えて
蒸発させ排気除去する炉芯管の洗浄方法である。また、
前記処理温度より温度を上げ前記ハロゲン化物を蒸発し
排気除去することが望ましい。
【0011】本発明の第2の特徴は、熱処理炉の炉芯管
の内壁に付着する汚染金属をハロゲン化物に変えるハロ
ゲン系ガスを前記炉芯管に供給する手段と、前記汚染金
属の膜厚を測定する膜厚測定器を備える炉芯管の洗浄機
構である。また、前記膜厚測定器は、前記熱処理炉のヒ
−タから露出する前記炉芯管の外部から該炉芯管のほぼ
中央部の内壁に向けレ−ザ光を照射する投光鏡筒と前記
内壁より反射する反射光を入光する入光鏡筒とを有する
エリプソメ−タであることが望ましい。
【0012】
【発明の実施の形態】次に本発明について図面を参照し
て説明する。
【0013】図1は本発明の一実施の形態における炉芯
管の洗浄方法を説明するためのフローチャートである。
まず、図1のステップAで、摂氏700度から950度
の温度範囲で加熱処理されているウェハの処理が完了し
たら、反応ガスの供給を停止し残存する反応ガスを排気
する。そして、窒素など導入し炉芯管内を大気にする次
に、図1のステップBで、炉芯管のハッチ10を開き、
ウェハの複数枚を搭載したボ−トを炉芯管より引き出
す。このとき炉芯管内の温度は処理温度である摂氏70
0度から950度に保たれている。次に、ステップC
で、炉芯管の開口をハッチ10で閉じる。
【0014】そして、ステップDで、金属で汚染されて
いる炉芯管内に安全性を考慮したハロゲン系のガス、例
えば、F2,CH3F,COF2などのフッ素系ガスやN
OC1,C12,CC14などの塩素系ガスを導入し、ガ
スの供給および排気をしながら汚染金属をガスにより化
学反応させハロゲン化物にする。ハロゲン化合物は揮発
性があるので、排気装置の排気に伴って炉芯管外に排出
される。
【0015】このとき、ステップEにより、石英製の炉
芯管のヒ−タから露出する外部からレ−ザ光を炉芯管の
内壁に照射しその反射光を偏向解析し汚染金属の膜厚を
測定する。なお、この測定には市販のエリプソメ−タが
使用される。
【0016】次に、ステップFにより、炉内の石英表面
に付着した金属汚染物があるために、エリプソメータの
ビーム光の反射率が変わり、汚染が除去できたか否かを
判定する。また、汚染金属を除去するときの温度が処理
時の温度と変わらないので、炉芯管のハッチやガス供給
管の繋ぎ目構造などが熱膨張による不具合が生じない。
【0017】図2は炉芯管内を洗浄する洗浄機構を説明
するために熱処理装置を示す断面図である。熱処理炉は
通常、縦型炉と横型炉があうが、図2では横型炉に洗浄
機構を適用した場合を示している。この洗浄機構は、図
2に示すように、内部が空でハッチ10で閉じられた炉
芯管1のガス導入口3に連結し開閉バルブ7を介して処
理ガスを供給する配管9aから開閉バルブ6と連結しハ
ロゲン系ガスを供給するガス供給管9と、ハロゲン系の
ガスによって炉芯管1に付着するハロゲン化された金属
膜にレ−ザ光を窓8aを透過させ照射する投光鏡筒5a
と金属膜から反射するレ−ザ光を窓8bを介して入光す
る入光鏡筒5bとを具備するエリプソメ−タと、ヒ−タ
2の加熱により揮発されるハロゲン化物をガス排出口4
から排気する排気装置(図示せず)とを備えているエリ
プソメ−タは、周知の測定器であるので説明を省略する
が、炉芯管1のヒ−タ2から露出する部分にある窓8a
から炉芯管1のほぼ中央の内壁に向け投光鏡筒5aから
レ−ザ光を斜めに投射し、その反射光をヒ−タ2から外
れた位置にある窓8bを透過させ入光鏡筒5bに入光さ
せる。そして、図示していない偏光解析器で入光された
反射光を偏光解析することで金属膜の膜厚を測定する。
【0018】図3は本発明の洗浄方法による除去効果を
示したグラフである。ここで、洗浄効果を確認するため
に、SiGeが成長されているウェハを熱処理したとき
の炉芯管へのGe汚染について調べてみた。そこで、G
e汚染されている状態で熱処理を行ったウェハ(洗浄
前)と本発明の洗浄方法を施した後で熱処理を行ったウ
ェハ(洗浄後)のそれぞれを取り出し、それぞれのウェ
ハ表面に付着しているGe量を測定してみた。
【0019】その結果、図3に示すように、洗浄前では
1011atoms/cm2レベルにまで汚染されていた
炉内のGe汚染量が洗浄を行うことにより108ato
ms/cm2レベルにまで低減できている。なお、前述
の洗浄温度は摂氏900度で洗浄時間は40分であっ
た。このような洗浄方法は、特にハロゲン化物に形を変
えると揮発生になる性質を持つ金属の除去に向いてお
り、TaO5膜のTaやイオン注入後のBなどによる汚
染に十分対応できるという知見を得た。
【0020】また、ハロゲン系ガス流入と同時に加熱す
る場合、その加熱温度はその熱処理炉が日頃使われてい
る温度、またはそれよりも若干高い温度で(最高摂氏9
50度まで)洗浄すれば、炉に不具合を起こさせること
なくより早く除去できる。次に処理する半導体ウェハへ
の入れ替えを早くできる。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の洗浄方法
およびその機構は、ハロゲン系ガスを導入し、炉内の温
度を処理温度に維持させ炉内壁に付着する汚染金属をハ
ロゲン化物の状態に変え揮発させ排気除去することがで
きる。よって、従来のように炉芯管を取り出したり紫外
光の照射する必要がなくなり、洗浄で中断されていた時
間が大幅に短縮でき生産能力が向上すると言う効果があ
る。
【0022】また、必要に応じて不具合が発生しない摂
氏900度まで上昇させ、より早く汚染金属が除去でき
る。さらに、ハロゲン系ガスや電力を無駄なく消費し、
適切な装置の停止時間で済み、運用コストの低減および
稼動率の向上が図れるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態における炉芯管の洗浄方
法を説明するためのフローチャートである。
【図2】炉芯管内を洗浄する洗浄機構を説明するために
熱処理装置を示す断面図である。
【図3】本発明の洗浄方法による除去効果を示したグラ
フである。
【符号の説明】
1 炉芯管 2 ヒ−タ 3 ガス導入口 4 ガス排出口 5a 投光鏡筒 5b 入光鏡筒 6,7 開閉バルブ 8a,8b 窓 9 ガス供給管 9a 配管 10 ハッチ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガスを導入し摂氏700度乃至950度
    に半導体基板を加熱して前記半導体基板を加熱処理する
    熱処理炉の炉芯管の洗浄方法において、前記半導体基板
    の加熱処理が終了し前記炉芯管から前記半導体基板を取
    り出し、しかる後前記炉芯管を密閉し前記処理温度を維
    持しながらハロゲン系ガスを導入し前記炉芯管の内壁に
    付着する汚染金属と化学反応させ前記汚染金属をハロゲ
    ン化物に変えて蒸発させ排気除去することを特徴とする
    炉芯管の洗浄方法。
  2. 【請求項2】 前記処理温度より温度を上げ前記ハロゲ
    ン化物を蒸発し排気除去することを特徴とする請求項1
    記載の炉芯管の洗浄方法。
  3. 【請求項3】 熱処理炉の炉芯管の内壁に付着する汚染
    金属をハロゲン化物に変えるハロゲン系ガスを前記炉芯
    管に供給する手段と、前記汚染金属の膜厚を測定する膜
    厚測定器を備えることを特徴とする炉芯管の洗浄機構。
  4. 【請求項4】 前記膜厚測定器は、前記熱処理炉のヒ−
    タから露出する前記炉芯管の外部から該炉芯管のほぼ中
    央部の内壁に向けレ−ザ光を照射する投光鏡筒と前記内
    壁より反射する反射光を入光する入光鏡筒とを有するエ
    リプソメ−タであることを特徴とする請求項3記載の炉
    芯管の洗浄機構。
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