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

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。