JPS62196820A - 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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JPS62196820A
JPS62196820A JP3832186A JP3832186A JPS62196820A JP S62196820 A JPS62196820 A JP S62196820A JP 3832186 A JP3832186 A JP 3832186A JP 3832186 A JP3832186 A JP 3832186A JP S62196820 A JPS62196820 A JP S62196820A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野コ 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、アルミナあるいはバ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S
iや5i02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じては、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15〜20μ
m堆積すると、反応管をCVD装置から取外し、フッ酸
と硝酸の混液なとで、反応管内部を洗浄し、堆積物をエ
ツ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、このプラズマのエツ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と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、洗浄時に反応管
を取外す必要なく、また反応管内の治具類を必ずしも取
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] このような目的を達成するために、本発明の半導体装置
製造装置はガスの供給口および排出口を具えた反応管と
、反応管を囲んで設けられた反応管を加熱するための加
熱炉と、加熱炉内のヒータと反応管との間に配設された
プラズマ発生用の複数の電極とを具備したことを特徴と
する。
また本発明の洗浄方法は、ガス供給口から反応管内にエ
ッチングガスを供給し、複数の電極に高周波電圧を印加
して反応管内にエッチングガスのプラズマを発生させて
、反応管の内壁に堆積した反応生成物を除去することを
特徴とする特[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。
プラズマ発生用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S内に連通ず
るガス排出口である。
9aおよび9bはそれぞれ反応管5の外壁に対向させて
、反応管5とヒータ4との間に配設されたプラズマ発生
用電極である。これらの電極9a、9bは、それぞれが
網状または板状の耐熱性金属材によりほぼ半円筒状に形
成されて、反応管5を間にして相対向している。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9a、 
9bはヒータ4の昇温によフて加熱されて輻射熱を放出
するので、反応管5の加熱を妨げることはない。特に電
極9a、 9bが網状材で形成されている場合は、ヒー
タ4の熱輻射、空気の熱伝導の双方が妨げられずに行わ
れるので、反応管5の加熱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。電極9a、9b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
IQにより両型8i9a、 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
、このプラズマのエツ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
〒 1.4−〜ノ ノf ゼ フ σ シ 1.で I
+   +忙 f島 n4n trz  ネロ 悶け 
tご応じて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5i02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
向する電極9a、9b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5i02
のSiと反応してSiF4を生成する。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
マによるエツチングを、反応管を加熱しないで行った時
のエツチング速度は800〜1000人/min程度で
あった。反応管を300〜400℃に加熱してエツチン
グを行うと、エツチング速度は8,000〜to、oo
o入/win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を用いた場合のエツチング速度はNF
3を用いた時の約70%であった。CF4 。
CHF3 、 l−リクロルエチレン、ccf14など
炭素原子を含むガスを用いる場合は02を添加して新た
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1O−3〜10Torr程度の範囲で自由に選ぶこ
とができ、電極9a、9bに印加する高周波電力の周波
数は30kl(x〜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9a、9b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
導体基板支持具なと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。
プラズマを発生させるための電極は、第1図。
第2図に示したもの以外の形状も可能である。第3図お
よび第4図に電極の他の形状の例を示す。
第3図および第4図は第1図と同様の縦形炉の部分側面
図であるが、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である。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
9CI、9C2,・・・。
9cnと、同じく一群の線状または帯状の金属体9d+
、9dt、・・・9dη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。第4図の例に
おいては、電極は反応管5の周方向に沿わせて相互に間
隔をおいて配設された一群の線状または帯状の金属体9
es 、 9ez・・・9enと、同じく一群の線状ま
たは帯状の金属体9f1゜9f2.・・・9fn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
一の出力端子と接続され、プラズマ発生用の電極を形成
している。各電極を支持する支柱を設けて電極を支持し
てもよく、各電極を炉体に支持させてもよい。このよう
に各電極をさらに分割することにより、特に第4図に示
すような電極構成とすることによって、電極と電気炉の
ヒータとの間の浮遊容量を減じ、RF電力を効率よく印
加することができる。
本発明の他の実施例を第5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5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5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、9
b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水++ ごのプラズマ
の7佑田1.” )−n  閤11ハ1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6図に本発明のさらに他の実施例を示す。第6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58.5A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、5^内にプラズマが発生し、プラズマの作
用により反応管5B、5Aが1キ9外される。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。
第5図および第6図に示した実施例において、プラズマ
発生用の電極の構成を第3図または第4図に示したよう
にすることができることは当然である。
なお、前述の各実施例では本発明を縦形類に適用したも
のであるが、本発明は横形炉にも同様に用いることがで
きる。
[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、プラズマの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図および
第4図は、それぞれ電極の形状を示すための側面図、 第5図および第6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、 5^・・・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、lO・・・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。 第1図 第2図 第3図 第4図 第5図 tl 第6図 手続補正書(@介2 昭和乙1年70月)?]1 (特許庁審査官         殿)1.71警件の
表示 昭和41年   ケ寿$午願 第□eれユ/号t   
 祭 3、補正をする者 事件との関係     T子j;  出願人4、補正命
令の81寸   I+/’和  年  月  1.2、
特許請求の範囲 1) ガスの供給口および排出口を具えた反応管と、 前記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、 該加熱炉内のヒータと前記反応管との間に配設されたプ
ラズマ発生用の複数の電極とを具備したことを特徴とす
る半導体装置製造装置。 2)前記プラズマ発生用の複数の電極は、前記反応管の
外壁をほぼ取り囲むように対向した2個の半円筒状の網
状1体からなることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の半導体装置製造装置。 3) 前記プラズマ発生用の複数の電極は、前記反応管
の外壁をほぼ取り囲むように対向した2個の半円筒状の
板状善隻体からなることを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載の半導体装置製造装置。 4) 前記プラズマ発生用の′a数の電極は、前記反応
管の長さ方向に沿ってかつ周方向に相互に間隔をおいて
配設された複数の線状または帯状、の垂息体からなるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体装置
製造装置。 5) 前記プラズマ発生用の複数の電極は、前記反応管
の周方向に沿フてかつ長さ方向に相互に間隔をおいて配
設された複数の線状または帯状の立体からなることを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体装置製造装
置。 6) ガスの供給口および排出口を具えた反応管と、前
記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、該加熱炉内のヒータと前記反応管との間に配
設されたプラズマ発生用の複数の電極とを具僅した半導
体装置製造装はの前記ガス供給口から前記反応管内にエ
ッチングガスを供給し、前記複数の電極に高周波電王を
印加して前記反応管内に前記エッチングガスのプラズマ
を発生させて、前記反応管の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fl ”A過装置
の洗浄方法。 7)前記反応管を加熱しながら前記プラズマを発生させ
ることを特徴とする特許請求の範囲第6項記載の半導体
装置製造装置の洗浄方法。 (以 下、 余 白 )

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)ガスの供給口および排出口を具えた反応管と、 前記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、 該加熱炉内のヒータと前記反応管との間に配設されたプ
    ラズマ発生用の複数の電極とを 具備したことを特徴とする半導体装置製造装置。 2)前記プラズマ発生用の複数の電極は、前記反応管の
    外壁をほぼ取り囲むように対向した2個の半円筒状の網
    状金属体からなることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の半導体装置製造装置。 3)前記プラズマ発生用の複数の電極は、前記反応管の
    外壁をほぼ取り囲むように対向した2個の半円筒状の板
    状金属体からなることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の半導体装置製造装置。 4)前記プラズマ発生用の複数の電極は、前記反応管の
    長さ方向に沿ってかつ周方向に相互に間隔をおいて配設
    された複数の線状または帯状の金属体からなることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体装置製造装
    置。 5)前記プラズマ発生用の複数の電極は、前記反応管の
    周方向に沿ってかつ長さ方向に相互に間隔をおいて配設
    された複数の線状または帯状の金属体からなることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体装置製造装
    置。 6)ガスの供給口および排出口を具えた反応管と、前記
    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、該加熱炉内のヒータと前記反応管との間に配設
    されたプラズマ発生用の複数の電極とを具備した半導体
    装置製造装置の前記ガス供給口から前記反応管内にエッ
    チングガスを供給し、前記複数の電極に高周波電圧を印
    加して前記反応管内に前記エッチングガスのプラズマを
    発生させて、前記反応管の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洗浄方
    法。 7)前記反応管を加熱しながら前記プラズマを発生させ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第6項記載の半導体
    装置製造装置の洗浄方法。
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