JPS62245626A

JPS62245626A - 半導体製造装置

Info

Publication number: JPS62245626A
Application number: JP8821986A
Authority: JP
Inventors: Kokichi Otani; 大谷　弘吉; Shuichi Miyamoto; 秀一宮本
Original assignee: FURENDO TEC KENKYUSHO KK
Current assignee: FURENDO TEC KENKYUSHO KK
Priority date: 1986-04-18
Filing date: 1986-04-18
Publication date: 1987-10-26

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］本発明は半導体装置の製造装置（以下単に半導体製造装
置という）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Ｓ
ｊや５ｉｎ２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、必要な処理を妨げることになる。

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ＣｖＯ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
Ｉ堆積すると、反応管をＣＶ［ｌ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ツ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ツ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、効率よく、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製造装置を提供する
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、本発明の半導体製造
装置は、反応ガスの導入口および排出口を有する反応容
器と、反応容器を覆う加熱炉と、反応容器に導入された
反応ガスのプラズマを発生させるための少なくとも１組
の電極とを有し、電極の組のうち少なくとも一方の電極
が反応容器の内部に設けられていることを特徴とする。

また本発明の半導体製造装置は、反応ガスの導入口およ
び排出口を有する反応容器と、反応容器を覆う加熱炉と
、反応容器に導入された反応ガスのプラズマを発生させ
るための少なくとも１組の電極とを有し、電極の組のう
ち少なくとも一方の電極が反応容器の内部に設けられて
おり、さらに反応ガス導入口の近傍に反応カスを活性化
する装置を設けたことを特徴とする。

［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
定のエツチングガスな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のうち少くとも一方は反応容器内に
設けられているのでプラズマ発生の効率が高く、従って
洗浄効果が高い。また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かでき
る。

［実施例］以下に図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。

第１図および第２図に本発明を縦形炉に適用した実施例
を示す。第１図は縦断面図、第２図は横断面図である。

図において、ＬＡは管状の加熱炉１の炉体、１Ｂは適宜
な抵抗体からなるヒータである。２は加熱炉１内に納め
られている反応容器で、それぞれ例えは石英管からなる
外反応管３゜内反応管４を有する２重管構成となってい
る。両反応管３，４は空間５で隔てられ、この空間はガ
ス通路となる。外反応管３の上端は封止されており、下
端はフランジ６、Ｏ−リングＯＲなどによって真空封止
されている。３Ａは外反応管３の下部に設けられたガス
排出口であり、排気系に接続され、反応管の真空排気に
も用いられる。内反応管４として、この実施例では両端
が開放された管を示した。内反応管４の下端部はフラン
ジ７゜０−リングＯＲなどによって真空封止されている
。

内反応管上端部を外側に開いた屈曲部４Ａとして、この
部分でガス通路５の断面積を狭くし、ガス通路のコンダ
クタンスを調整するとよい。フランジ６を通し、相対向
する１組の電極８Ａ、８Ｂがガス通路５内に設けられて
いる。電極８Ａ、８Ｂは複数の電極棒８Ａ１，８Ａ２．
・・・、８Ｂ１，８８２．・・・からなり、各電極棒は
適宜の導電体からなり、それぞれ石英などからなるシー
ス９Ａ１．９Ａ２　、・・・、９Ｂ１．９Ｂ２．・・・
内に挿入されている。シース９Ａ１．・・・、９８１．
・・・はフランジに気密構造で取付けられる。１０は両
電極８Ａ、８Ｂに高周波電界を印加して、反応ガスのプ
ラズマを発生させるための高周波発生器である。１１は
半導体ウェーハ、製造過程にある半導体装置などを支持
するための支持台、１２は反応ガスｇを反応容器２内に
挿入するガス導入口であり、支持台１１は気密を保った
また上下動できる。なお、図において、反応ガスｇの供
給系、反応容器２の排気系は図示を省略し、フランジ６
．７の構造もその概略のみを図示した。

第３図、第４図は第１図、第２図に示した相対向する電
極８＾、８Ｂ内の結線状況を示す図である。

電極８Ａ内の電極棒８Ａ１．８Ａ２　、・・・、８Ａ６
と電極８Ｂ内の電極棒８Ｂ１，８８２．・・・８８６と
は、第３図に示すように、分離してそれぞれ一群となっ
て並んでもよく、第４図に示すように８Ａ内の電極棒と
８Ｂ内の電極棒とが１本おきに並んでもよい。電極棒の
数はそれぞれ６木づつとは限らず、適宜選ぶことができ
る。

上述の構成になる半導体製造装置は、内反応管４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１２から所定の反応ガスを管内に供給するとと
もにヒータＩＢ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
反応容器２、特に内反応管４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て反応容器２の洗浄を
行うには、反応容器２内を減圧して上記の反応ガスに代
え所定のエツチングガスｇを供給するとともに、高周波
発生器ｌＯにより両電極８Ａ、８Ｂに高周波電圧を印加
して、反応容器２内に高周波電界を生じさせる。これに
より反応容器２の内側にエツ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容器
２の内壁に堆積した反応生成物を除去し、反応容器２内
を洗浄する。電極は、石英シース内にあって保護され、
ガス通路内にあるのでプラズマ発生効率、したがって洗
浄効率が高い。

エツチングガスｇとしては、堆積物の組成に応じてＮＦ
ｓ、ＳＦａ、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５ｉｎ２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１２からＮＦ３ガスを流入させた。対向する電極８
Ａ、８Ｂに１３．５６ＭＩＩｚ、　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５ｊ０２のＳｔと反
応してＳｊＦ、を生成する。ＳｉＦ４は揮発性なのでガ
ス化しガス通路５を通ってガス排出口３Ａ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／ｍ
ｉｎ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〜
１０，０００人／ｍｉｎに達し、内反応管壁に約２０μ
ｌ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ＳＦ、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゜Ｃ）ｌＦ３
．　　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１０−３
〜１０Ｔｏｒｒ程度の範囲で自由に選ぶことができ、電
極８ａ、８ｂに印加する高周波電力の周波数は３０ｋＨ
ｚ〜４０ｋｌ−１ｚ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８Ａ、８Ｂが反応容器２
のガス通路５内に設けられているので、洗浄の効果が高
く、また、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。屈曲部４Ａは汚染物質が内反
応管４内に逆流することが妨げる効果ももつ。

第５図に本発明を横形炉に適用した実施例を示す。図中
、第１図と同一または同様の部品は同一参照番号を付し
て説明を省略する。本実施例においては、ガス排出口６
Ａはフランジ６に設けられている。各電極は外反応管３
のフランジと反対側の端部から引出され、各シースと外
反応管は封止されている。また各電極はガスｇの通過を
妨げない電極支持具１４で支持されている。本実施例の
操作法は第１図に示した実施例と同様である。

第６図は本発明の他の実施例を示す横断面図である。本
実施例においては、電極棒８Ａ１．・・・、８Ａ７から
なる一方の電極８Ａは、第１図および第５図に示した実
施例と同様にガス通路５内に設けられているが、対向す
る電極５Ｃは反応容器２の外部にあり、外反応管３とこ
こでは図示を省略したヒータＩＢとの中間におかれてい
る。電極８Ｃは半円管状の板であっても、田土筒状の網
状体であっても、あるいは電極８Ａと同様複数の棒状体
を電気的に結合したものであってもよい。このような電
極構成は縦形炉にも横形炉にも使用することができる。

このように一方の電極を反応容器の外に設置しても反応
容器内に反応ガスのプラズマを発生させることができる
。

第７図に本発明の他の実施例を示す。この実施例は第１
図の実施例の反応ガス導入側に、反応ガスの活性化装置
１６を取付けたものである。この反応ガス活性化装置は
、図示しない高周波発生器に接続された１組の電極から
なってもよく、または高周波コイルであってもよい。Ｓ
Ｆａ、Ｎｌｌ、などの高インピーダンスの反応ガスに対
して、ガス導入口で高周波電界をかけ、反応ガスを分解
しておくと、プラズマの発生が容易になり、以後のクリ
ーニング操作を効果的に行うことができる。また、反応
ガスがＮＦ３のように熱分解し易いガスの場合は、活性
化装置１６は加熱器であってもよい。ＮＦ３は５００℃
で分解が始まり、７００℃以上になると完全に分解する
。分解して生成したＦにより、ウェーハまたは製造過程
の半導体装置の処理中に発生した５ｉ０２，５ｉａＮ４
．ＰＳＧ等の膜をエツチング除去できるので、加熱炉の
昇温を必要とせずまたは炉の温度を低くしてもクリーニ
ング操作を効果的に行うことができる。

電極棒８Ａ１．・・・、８Ｂ１．・・・とじて導体棒を
石英などでシースした例を示したが、等方性カーボンを
ＳｉＣでコートした電極棒を用いると、熱サイクルに強
くまた表面は反応性ガスに対して保護されるので、シー
スの必要がない。

これまで反応容器として、２重管で構成された例につい
て説明してきたが、本発明の構成は２重管に限らず、単
独の反応管で構成された、あるいは３重以上の多重管構
成の反応容器を有する半導体製造装置にも適用できる。

またプラズマを形成するための電極は一組と限らず、複
数の組としてもよい。必要なことは組をなす電極の少な
くとも一方が反応容器内に設けられていることである。

［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、反応容器内にプラズマ発生用電極の少なくとも一
方を設けてあり、反応管の洗浄に当って、反応管内にエ
ツ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、効率が高く、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
容品に行うことがで参る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を縦形炉に適用した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、それぞれ電極の構成を示すための断面図、第５図は本発明を横形炉に適用した一実施例の概要を示
す断面図、第６図は本発明における電極配置の他の実施例を示す横
断面図、第７図は本発明を縦形炉に適用した他の実施例を示ず２
断面図である。１・・・加熱炉、 ■Ａ−・・炉体、１Ｂ・・・ヒータ、２・・・反応容器、３・・・外反応管、３＾、６Ａ・・・ガス排出口、４・・・内反応管、５・・・ガス通路、８八、８Ｂ、８Ｃ・・・電極、８Ａ１．・・・、８Ａ７，８８１．・・・、８８６．・
・・電極棒、９Ａ、９Ａ１．・・・、９Ａ７．８８’、
８Ｂ１．・・・、８Ｂ６・・・シース１０・・・高周波
発生器、１２・・・ガス導入口、１６・・・反応ガス活性化装置、ｇ・・・反応ガス。第２図第３図箪ａＰ２ｆ ’ｌ’１７”ｆ　　　Ｖｌ

Claims

【特許請求の範囲】１）反応ガスの導入口および排出口を有する反応容器と
、該反応容器を覆う加熱炉と、前記反応容器に導入された反応ガスのプラズマを発生さ
せるための少なくとも１組の電極とを有し、該電極の組
のうち少なくとも一方の電極が前記反応容器の内部に設
けられていることを特徴とする半導体製造装置。２）前記反応容器が、外反応管と、該外反応管との間に
反応ガスの通路を形成するように間隔をおいて挿入され
た内反応管とからなる２重管であることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の半導体製造装置。３）前記少なくとも一方の電極が前記反応ガスの通路内
に設けられていることを特徴とする特許請求の範囲第２
項記載の半導体製造装置。４）前記反応容器内に設けられた電極は複数の電極棒か
らなり、各電極棒が石英シースに納められていることを
特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれ
かに記載の半導体製造装置。５）前記反応容器内に設けられた電極は複数の電極棒か
らなり、各電極棒がＳｉＣで被覆された等方性カーボン
棒であることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし
第３項記載の半導体製造装置。６）反応ガスの導入口および排出口を有する反応容器と
、該反応容器を覆う加熱炉と、前記反応容器に導入された反応ガスのプラズマを発生さ
せるための少なくとも１組の電極とを有し、該電極の組のうち少なくとも一方の電極が前記反応容器
の内部に設けられており、さらに前記反応ガス導入口の
近傍に反応ガスを活性化する装置を設けたことを特徴と
する半導体製造装置。７）前記反応ガス活性化装置が高周波発生器に接続され
ている１組の電極であることを特徴とする特許請求の範
囲第６項記載の半導体製造装置。８）前記反応ガス活性化装置が高周波コイルであること
を特徴とする特許請求の範囲第６項記載の半導体製造装
置。９）前記反応ガス活性化装置が加熱器であることを特徴
とする特許請求の範囲第６項記載の半導体製造装置。