JP3154858B2 - 酸化処理装置 - Google Patents
酸化処理装置Info
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- JP3154858B2 JP3154858B2 JP05369993A JP5369993A JP3154858B2 JP 3154858 B2 JP3154858 B2 JP 3154858B2 JP 05369993 A JP05369993 A JP 05369993A JP 5369993 A JP5369993 A JP 5369993A JP 3154858 B2 JP3154858 B2 JP 3154858B2
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,主に半導体ウエハ等の
被処理体の酸化処理装置に関する。
被処理体の酸化処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、半導体デバイスの製造において
は、半導体ウエハの表面に酸化膜を形成する酸化処理工
程がある。この酸化処理の一つの方法として、酸化処理
炉内において半導体ウエハを高温下で水蒸気と接触させ
て酸化膜を形成する方式がある。この水蒸気を利用した
酸化処理装置としては、例えば特開昭56−62326
号公報に示されているように、酸化処理炉内に水素ガス
と酸素ガスを直接供給して、該酸化処理炉内で燃焼させ
て水蒸気を発生させる方式が知られている。
は、半導体ウエハの表面に酸化膜を形成する酸化処理工
程がある。この酸化処理の一つの方法として、酸化処理
炉内において半導体ウエハを高温下で水蒸気と接触させ
て酸化膜を形成する方式がある。この水蒸気を利用した
酸化処理装置としては、例えば特開昭56−62326
号公報に示されているように、酸化処理炉内に水素ガス
と酸素ガスを直接供給して、該酸化処理炉内で燃焼させ
て水蒸気を発生させる方式が知られている。
【0003】しかしながら、この酸化処理炉内において
水素ガスと酸素ガスを燃焼させる方式においては、水素
ガスと酸素ガスの燃焼度合によって酸化処理炉内の温度
が大きく左右されるので、半導体ウエハの酸化処理温度
を十分に制御することが困難であることから、半導体ウ
エハに対する酸化処理の信頼性・安全性及び再現性が低
い。
水素ガスと酸素ガスを燃焼させる方式においては、水素
ガスと酸素ガスの燃焼度合によって酸化処理炉内の温度
が大きく左右されるので、半導体ウエハの酸化処理温度
を十分に制御することが困難であることから、半導体ウ
エハに対する酸化処理の信頼性・安全性及び再現性が低
い。
【0004】一方、例えば特公昭63−60528号や
特開昭63−210501号公報などに示されているよ
うに、酸化処理炉の外部に独立させて水蒸気発生装置と
しての外部燃焼装置を独立させて設け、この外部燃焼装
置に水素ガスと酸素ガスを供給して燃焼させることによ
り水蒸気を発生させ、この水蒸気を配管を介して酸化処
理炉に供給する方式が知られている。
特開昭63−210501号公報などに示されているよ
うに、酸化処理炉の外部に独立させて水蒸気発生装置と
しての外部燃焼装置を独立させて設け、この外部燃焼装
置に水素ガスと酸素ガスを供給して燃焼させることによ
り水蒸気を発生させ、この水蒸気を配管を介して酸化処
理炉に供給する方式が知られている。
【0005】この外部燃焼方式によれば、酸化処理炉に
おける加熱状態を、水蒸気発生装置としての外部燃焼装
置の動作状態と分離して制御することができるので、酸
化処理炉での半導体ウエハに対する酸化処理が高い信頼
性と安全性及び再現性を持って実施できるようになる。
従って、この外部燃焼方式の酸化処理装置が脚光を浴び
て来ている。
おける加熱状態を、水蒸気発生装置としての外部燃焼装
置の動作状態と分離して制御することができるので、酸
化処理炉での半導体ウエハに対する酸化処理が高い信頼
性と安全性及び再現性を持って実施できるようになる。
従って、この外部燃焼方式の酸化処理装置が脚光を浴び
て来ている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年では、
酸化処理される半導体ウエハの直径が6インチ或いは8
インチと大きくなってきており、このような大径の半導
体ウエハに対して所要の酸化処理を効率良く行うために
は、酸化処理炉に大量の水蒸気を供給しなければならな
い。このために水蒸気発生装置としての外部燃焼装置で
多量の水蒸気を発生させることが必要となって来た。
酸化処理される半導体ウエハの直径が6インチ或いは8
インチと大きくなってきており、このような大径の半導
体ウエハに対して所要の酸化処理を効率良く行うために
は、酸化処理炉に大量の水蒸気を供給しなければならな
い。このために水蒸気発生装置としての外部燃焼装置で
多量の水蒸気を発生させることが必要となって来た。
【0007】しかるに、外部燃焼装置で多量の水蒸気を
発生させるためには、その燃焼容器内に水素ガスを及び
酸素ガスを多量に供給して燃焼させる必要があるが、そ
の結果として、燃焼容器内でのガス燃焼温度が高くなっ
て各種の障害を招き、特に水素ガスの供給量を増やすの
に制約があった。
発生させるためには、その燃焼容器内に水素ガスを及び
酸素ガスを多量に供給して燃焼させる必要があるが、そ
の結果として、燃焼容器内でのガス燃焼温度が高くなっ
て各種の障害を招き、特に水素ガスの供給量を増やすの
に制約があった。
【0008】つまり、現行のように、内外二重管構造と
された水素ガス導入管と酸素ガス導入管との互いに接近
した先端ノズルより、多量の水素ガスと酸素ガスを自然
着火温度に加熱しながら噴出して燃焼させると、その中
央の水素ガス噴出ノズルの先端位置から炎が出て、その
水素ガス噴出ノズルの先端が失透温度(約1200℃)
を上回って加熱され、そのノズル先端の失透(透明な石
英が白っぽく変色してぼろぼろに剥離する現象)を招
き、パーティクル発生の原因になったり、ノズル形状の
変形・詰まりなどを招く。また、炎がバーナー状に細長
く伸びて燃焼容器内の上壁に届き、そこを異常高温度に
加熱してしまうなどの不具合が生ずる。こうしたことか
ら、水素ガスの燃焼量を増やして水蒸気発生量を増大し
たいが、高温化なりすぎてしまい、ガス供給量に制約が
あり、燃焼容器自体を大容量の大型なものとしなければ
ならず、装置のコスト高や設置スペースの増大を招く問
題があった。
された水素ガス導入管と酸素ガス導入管との互いに接近
した先端ノズルより、多量の水素ガスと酸素ガスを自然
着火温度に加熱しながら噴出して燃焼させると、その中
央の水素ガス噴出ノズルの先端位置から炎が出て、その
水素ガス噴出ノズルの先端が失透温度(約1200℃)
を上回って加熱され、そのノズル先端の失透(透明な石
英が白っぽく変色してぼろぼろに剥離する現象)を招
き、パーティクル発生の原因になったり、ノズル形状の
変形・詰まりなどを招く。また、炎がバーナー状に細長
く伸びて燃焼容器内の上壁に届き、そこを異常高温度に
加熱してしまうなどの不具合が生ずる。こうしたことか
ら、水素ガスの燃焼量を増やして水蒸気発生量を増大し
たいが、高温化なりすぎてしまい、ガス供給量に制約が
あり、燃焼容器自体を大容量の大型なものとしなければ
ならず、装置のコスト高や設置スペースの増大を招く問
題があった。
【0009】本発明は前記事情に鑑みなされ、その目的
とするところは,燃焼容器を大型化しなくても,ノズル
先端の失透や燃焼容器内の異常加熱などの不具合を招く
ことなく,多量の水素ガスを供給して燃焼させることが
できて,水蒸気の発生の増大が図れる酸化処理装置を提
供することにある。
とするところは,燃焼容器を大型化しなくても,ノズル
先端の失透や燃焼容器内の異常加熱などの不具合を招く
ことなく,多量の水素ガスを供給して燃焼させることが
できて,水蒸気の発生の増大が図れる酸化処理装置を提
供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の酸化処理装置
は、前記目的を達成するために、水素ガスと酸素ガスと
を加熱しながら燃焼容器内に導入して燃焼させることに
より水蒸気を発生する燃焼装置を備えた酸化処理装置に
おいて、前記水素ガスを燃焼容器内に導入する水素ガス
噴出ノズルと、酸素ガスを燃焼容器内に導入する酸素ガ
ス噴出ノズルとを備え、且つその酸素ガス噴出ノズル
が、前記水素ガス噴出ノズルの先端よりも燃焼容器内方
に突出して周囲に広く分散する複数箇所に開口する構成
としたことを特徴とする。また、前記燃焼容器の底部中
央に一体に拡径凹部を設け,この拡径凹部に前記酸素ガ
ス導入管の端部を一体に連設するとともに、前記拡径凹
部の上部に拡径環状空間を存して環状の拡散板を設け,
この拡散板の内周縁に前記水素ガス導入管の端部を一体
に連設して水素ガス噴出ノズルを形成し,前記拡散板に
前記酸素ガス導入管と連通するとともに、該拡散板の径
方向及び周方向に離間して複数個の酸素ガス噴出ノズル
を設けたことを特徴とする。
は、前記目的を達成するために、水素ガスと酸素ガスと
を加熱しながら燃焼容器内に導入して燃焼させることに
より水蒸気を発生する燃焼装置を備えた酸化処理装置に
おいて、前記水素ガスを燃焼容器内に導入する水素ガス
噴出ノズルと、酸素ガスを燃焼容器内に導入する酸素ガ
ス噴出ノズルとを備え、且つその酸素ガス噴出ノズル
が、前記水素ガス噴出ノズルの先端よりも燃焼容器内方
に突出して周囲に広く分散する複数箇所に開口する構成
としたことを特徴とする。また、前記燃焼容器の底部中
央に一体に拡径凹部を設け,この拡径凹部に前記酸素ガ
ス導入管の端部を一体に連設するとともに、前記拡径凹
部の上部に拡径環状空間を存して環状の拡散板を設け,
この拡散板の内周縁に前記水素ガス導入管の端部を一体
に連設して水素ガス噴出ノズルを形成し,前記拡散板に
前記酸素ガス導入管と連通するとともに、該拡散板の径
方向及び周方向に離間して複数個の酸素ガス噴出ノズル
を設けたことを特徴とする。
【0011】
【作用】前記構成の燃焼装置によれば、酸素ガス噴出ノ
ズルが中央の水素ガス噴出ノズルの先端から周囲に遠く
離れて分散し、かつその水素ガス噴出ノズルの先端より
も突出する位置に配するので、酸素ガスが酸素ガス噴出
ノズルより水素ガスの周囲の広い範囲に拡散して噴出す
るようになる。これで多量の水蒸気を発生させるために
水素ガス及び酸素ガスの供給量を増やしても、ガス着火
時の炎が前記水素ガス噴出ノズルの先端から出ずに周囲
の酸素ガス噴出ノズルから出るようになって、水素ガス
噴出ノズルの先端が異常に加熱されることがなくなると
共に、該炎が従来の炎より太く短い形状となり、燃焼容
器内の温度が異常に高くならない。これにて、燃焼容器
の容積を増やさなくても、ノズル先端の失透によるパー
ティクル発生や、ノズル形状の変形・詰まりや、燃焼容
器内の異常加熱などの不具合を招くことなく、多量の水
素ガスを供給して燃焼させることができて、水蒸気の発
生の増大が図れるようになる。
ズルが中央の水素ガス噴出ノズルの先端から周囲に遠く
離れて分散し、かつその水素ガス噴出ノズルの先端より
も突出する位置に配するので、酸素ガスが酸素ガス噴出
ノズルより水素ガスの周囲の広い範囲に拡散して噴出す
るようになる。これで多量の水蒸気を発生させるために
水素ガス及び酸素ガスの供給量を増やしても、ガス着火
時の炎が前記水素ガス噴出ノズルの先端から出ずに周囲
の酸素ガス噴出ノズルから出るようになって、水素ガス
噴出ノズルの先端が異常に加熱されることがなくなると
共に、該炎が従来の炎より太く短い形状となり、燃焼容
器内の温度が異常に高くならない。これにて、燃焼容器
の容積を増やさなくても、ノズル先端の失透によるパー
ティクル発生や、ノズル形状の変形・詰まりや、燃焼容
器内の異常加熱などの不具合を招くことなく、多量の水
素ガスを供給して燃焼させることができて、水蒸気の発
生の増大が図れるようになる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1乃至図3によ
り説明する。なお、ここでは、半導体ウエハに酸化膜を
形成する外部燃焼方式の酸化処理装置における水蒸気発
生装置として本発明の燃焼装置を適用した一実施例を説
明する。
り説明する。なお、ここでは、半導体ウエハに酸化膜を
形成する外部燃焼方式の酸化処理装置における水蒸気発
生装置として本発明の燃焼装置を適用した一実施例を説
明する。
【0013】まず、図4は外部燃焼方式の酸化処理装置
を示す概略構成図である。この酸化処理装置の主要構成
をなすものとして、酸化処理炉1と水蒸気発生装置とし
ての外部燃焼装置2とが互いに配管接続して設置されて
いる。
を示す概略構成図である。この酸化処理装置の主要構成
をなすものとして、酸化処理炉1と水蒸気発生装置とし
ての外部燃焼装置2とが互いに配管接続して設置されて
いる。
【0014】その酸化処理炉1は縦型炉で、石英よりな
る下端開放した縦長円筒状の反応管11を備えている。
この反応管11の一側部に水蒸気導入管12が一体に形
成され、この水蒸気導入管12の上端が反応管11内上
部の水蒸気導入ポート13に開口されている。また、反
応管11の他側部下端には排気管14が一体に設けら
れ、この排気管14の先端には工場排気ダクトへ繋がる
排気用接続管15が、両者の球状接続部14a,15a
を接合してクランプ16により締結することで接続され
ている。
る下端開放した縦長円筒状の反応管11を備えている。
この反応管11の一側部に水蒸気導入管12が一体に形
成され、この水蒸気導入管12の上端が反応管11内上
部の水蒸気導入ポート13に開口されている。また、反
応管11の他側部下端には排気管14が一体に設けら
れ、この排気管14の先端には工場排気ダクトへ繋がる
排気用接続管15が、両者の球状接続部14a,15a
を接合してクランプ16により締結することで接続され
ている。
【0015】更に、反応管11の下端開口部にはシャッ
タ17が開閉可能に設けれている共に、このシャッタ1
7上に保温筒18を介してウエハボート19が支持さ
れ、このウエハボート19に多数枚の半導体ウエハWが
各々水平状態で上下に間隔を存して段状に支持される。
なお、このウエハボート19は下部の保温筒16と共に
図示しないボートエレベータにより反応管11内にまっ
真っ直ぐ下方から挿脱されるようになっている。また、
前記反応管11の周囲には内部を加熱するヒータ20が
配設され、その更に外周には断熱材21とアウターシエ
ル22が被嵌されている。
タ17が開閉可能に設けれている共に、このシャッタ1
7上に保温筒18を介してウエハボート19が支持さ
れ、このウエハボート19に多数枚の半導体ウエハWが
各々水平状態で上下に間隔を存して段状に支持される。
なお、このウエハボート19は下部の保温筒16と共に
図示しないボートエレベータにより反応管11内にまっ
真っ直ぐ下方から挿脱されるようになっている。また、
前記反応管11の周囲には内部を加熱するヒータ20が
配設され、その更に外周には断熱材21とアウターシエ
ル22が被嵌されている。
【0016】一方、前記水蒸気発生装置としての外部燃
焼装置2は、図2及び図4に示す如く、縦軸的に設置さ
れた燃焼容器30を備えている。この燃焼容器30は石
英よりなる縦長円筒状のものである。この燃焼容器30
の下端底部から下方に一体に延出する状態に石英よりな
るガス導入管31が形成されている。このガス導入管3
1は図1及び図2に示す如く内外二重管構造のもので、
中央の水素ガス導入管32と、この外周に同心円的に配
する酸素ガス導入管33とを一体に有している。その中
央の水素ガス導入管32は外周の酸素ガス導入管33の
下端より下方に突き抜けた接続口32aを有し、外周の
酸素ガス導入管33は下端方より途中から一側外方に突
出した接続口33aを有している。
焼装置2は、図2及び図4に示す如く、縦軸的に設置さ
れた燃焼容器30を備えている。この燃焼容器30は石
英よりなる縦長円筒状のものである。この燃焼容器30
の下端底部から下方に一体に延出する状態に石英よりな
るガス導入管31が形成されている。このガス導入管3
1は図1及び図2に示す如く内外二重管構造のもので、
中央の水素ガス導入管32と、この外周に同心円的に配
する酸素ガス導入管33とを一体に有している。その中
央の水素ガス導入管32は外周の酸素ガス導入管33の
下端より下方に突き抜けた接続口32aを有し、外周の
酸素ガス導入管33は下端方より途中から一側外方に突
出した接続口33aを有している。
【0017】その水素ガス導入管32の接続口32aに
は図4に示す如く切替えバルブ35と流量制御機構36
を介し水素ガス源37が配管接続されていると共に、該
切替えバルブ35より分岐した配管及び流量制御機構3
8を介し窒素ガス源39が接続されている。また、前記
酸素ガス導入管23の接続口33aには流量制御機構4
0を介して酸素ガス源41が接続される。
は図4に示す如く切替えバルブ35と流量制御機構36
を介し水素ガス源37が配管接続されていると共に、該
切替えバルブ35より分岐した配管及び流量制御機構3
8を介し窒素ガス源39が接続されている。また、前記
酸素ガス導入管23の接続口33aには流量制御機構4
0を介して酸素ガス源41が接続される。
【0018】ここで、図1に示す如く、前記内外二重管
構造のガス導入管31上端部、即ち燃焼容器30の下端
底部に対する該ガス導入管31の付根部分には、それぞ
れ石英製の水素ガス噴出ノズル50と酸素ガス噴出ノズ
ル51とが一体に設けられている。この酸素ガス噴出ノ
ズル51が、中央の水素ガス噴出ノズル50の先端より
も燃焼容器30内方に突出し且つ周囲に広く分散する複
数箇所に開口している構成である。
構造のガス導入管31上端部、即ち燃焼容器30の下端
底部に対する該ガス導入管31の付根部分には、それぞ
れ石英製の水素ガス噴出ノズル50と酸素ガス噴出ノズ
ル51とが一体に設けられている。この酸素ガス噴出ノ
ズル51が、中央の水素ガス噴出ノズル50の先端より
も燃焼容器30内方に突出し且つ周囲に広く分散する複
数箇所に開口している構成である。
【0019】更に具体的に詳述すると、前記燃焼容器3
0の下端底部中央に直径Mが40mm程度で深さHが10
mm程度の拡径凹部52が一体成形され、この拡径凹部5
2の底部に同心円的に前記酸素ガス導入管33の上端が
連設されている。また、その拡径凹部52の上下方向略
中間に水平状態で仕切壁の如く適当幅の環状をなす拡散
板53が一体成形され、この拡張板53の内周縁に前記
水素ガス導入管32の上端が連設されている。
0の下端底部中央に直径Mが40mm程度で深さHが10
mm程度の拡径凹部52が一体成形され、この拡径凹部5
2の底部に同心円的に前記酸素ガス導入管33の上端が
連設されている。また、その拡径凹部52の上下方向略
中間に水平状態で仕切壁の如く適当幅の環状をなす拡散
板53が一体成形され、この拡張板53の内周縁に前記
水素ガス導入管32の上端が連設されている。
【0020】そして、その水素ガス導入管32の拡散板
53より少し下方に下がった位置に小口径に絞ったO2
ガス逆流防止兼用の水素ガス噴出ノズル50が一体成形
されている。また、前拡径凹部52内の拡散板53下側
の拡径環状空間54と前記酸素ガス導入管33内が連通
し、その空間54より酸素ガスが燃焼容器30内方に拡
散して吹き出すように、拡張板53に小口径な酸素ガス
噴出ノズル(孔)51が複数個間隔を存して穿設されて
いる。つまり、拡散板53の外周寄りの大径円周上とこ
れよりも少し内側の円周上とにそれぞれ4個ずつ合計8
個のの酸素ガス噴出ノズル(孔)51が周方向に等間隔
を存して形成されている。その外側4個の酸素ガス噴出
ノズル(孔)51と内側43個の酸素ガス噴出ノズル
(孔)51とは周方向に45゜ずつ位相をずらして配置
されている。
53より少し下方に下がった位置に小口径に絞ったO2
ガス逆流防止兼用の水素ガス噴出ノズル50が一体成形
されている。また、前拡径凹部52内の拡散板53下側
の拡径環状空間54と前記酸素ガス導入管33内が連通
し、その空間54より酸素ガスが燃焼容器30内方に拡
散して吹き出すように、拡張板53に小口径な酸素ガス
噴出ノズル(孔)51が複数個間隔を存して穿設されて
いる。つまり、拡散板53の外周寄りの大径円周上とこ
れよりも少し内側の円周上とにそれぞれ4個ずつ合計8
個のの酸素ガス噴出ノズル(孔)51が周方向に等間隔
を存して形成されている。その外側4個の酸素ガス噴出
ノズル(孔)51と内側43個の酸素ガス噴出ノズル
(孔)51とは周方向に45゜ずつ位相をずらして配置
されている。
【0021】なお、前記二重管構造をなすガス導入管3
1の周囲にはガス加熱用ヒータ60が配設されている。
このガス加熱用ヒータ60により前記水素ガス導入管3
2と酸素ガス導入管33内に導通される水素ガス及び酸
素ガスが自然着火温度以上に加熱され、この加熱された
水素ガスと酸素ガスとが水素ガス噴出ノズル50と酸素
ガス噴出ノズル51より燃焼容器30内に噴出して混合
することで炎Fをあげて燃焼するようになっている。そ
のガス加熱用ヒータ60と燃焼容器30底部との間には
断熱材61が介挿されている。また、図2に示す如く、
前記燃焼容器30の周囲には、例えば水冷ジャケットよ
りなる冷却機構74が配設されている。さらに、前記燃
焼容器30の上端部には石英により該燃焼容器30と一
体に水蒸気送出管84が突出成形され、この水蒸気送出
管84が前記酸化処理炉1の水蒸気導入管12の下端
に、両者の球状接続部84a、12aを接合してクラン
プ85により締結することで接続されている。
1の周囲にはガス加熱用ヒータ60が配設されている。
このガス加熱用ヒータ60により前記水素ガス導入管3
2と酸素ガス導入管33内に導通される水素ガス及び酸
素ガスが自然着火温度以上に加熱され、この加熱された
水素ガスと酸素ガスとが水素ガス噴出ノズル50と酸素
ガス噴出ノズル51より燃焼容器30内に噴出して混合
することで炎Fをあげて燃焼するようになっている。そ
のガス加熱用ヒータ60と燃焼容器30底部との間には
断熱材61が介挿されている。また、図2に示す如く、
前記燃焼容器30の周囲には、例えば水冷ジャケットよ
りなる冷却機構74が配設されている。さらに、前記燃
焼容器30の上端部には石英により該燃焼容器30と一
体に水蒸気送出管84が突出成形され、この水蒸気送出
管84が前記酸化処理炉1の水蒸気導入管12の下端
に、両者の球状接続部84a、12aを接合してクラン
プ85により締結することで接続されている。
【0022】こうした構成の酸化処理装置の作用を述べ
ると、まず、窒素ガスにより初期パージを行う。即ち、
図4に示す如く、切り替えバルブ35を切替え、窒素ガ
ス源39から窒素ガスを流量制御機構38により制御し
ながら、水素ガス導入管32を利用して、燃焼容器3
0、水蒸気送出管84、水蒸気導入管12内を介し酸化
処理炉1の反応管11内に導入する。これで燃焼容器3
0内や酸化処理炉1の反応管11内やそれらの配管経路
内全域を窒素ガスにより置換する。なお、この窒素ガス
の置換は反応管11内のガスを排気管14及び接続管1
5を介し工場排気ダクトへ排気しながら行う。
ると、まず、窒素ガスにより初期パージを行う。即ち、
図4に示す如く、切り替えバルブ35を切替え、窒素ガ
ス源39から窒素ガスを流量制御機構38により制御し
ながら、水素ガス導入管32を利用して、燃焼容器3
0、水蒸気送出管84、水蒸気導入管12内を介し酸化
処理炉1の反応管11内に導入する。これで燃焼容器3
0内や酸化処理炉1の反応管11内やそれらの配管経路
内全域を窒素ガスにより置換する。なお、この窒素ガス
の置換は反応管11内のガスを排気管14及び接続管1
5を介し工場排気ダクトへ排気しながら行う。
【0023】そして経路全域を窒素ガスによって置換し
たら、反応管11下端のシャッタ17が開き、多数枚の
半導体ウエハWを支持したウエハボート19を保温筒1
8と共に図示しないボートエレベータにより押し上げて
反応管11内に挿入する。これによって酸化処理すべき
半導体ウエアWが反応管11内の所定位置に保持され
る。
たら、反応管11下端のシャッタ17が開き、多数枚の
半導体ウエハWを支持したウエハボート19を保温筒1
8と共に図示しないボートエレベータにより押し上げて
反応管11内に挿入する。これによって酸化処理すべき
半導体ウエアWが反応管11内の所定位置に保持され
る。
【0024】この状態で、窒素ガスの導入が止められ、
酸素ガス源41から酸素ガスを流量制御機構40により
制御しながら酸素ガス導入管33に供給して前述したと
同じ経路を辿り反応管11内に導入する。これによって
燃焼容器30内や酸化処理炉1の反応管11内やそれら
の配管経路内全域を酸素ガスにより置換する。
酸素ガス源41から酸素ガスを流量制御機構40により
制御しながら酸素ガス導入管33に供給して前述したと
同じ経路を辿り反応管11内に導入する。これによって
燃焼容器30内や酸化処理炉1の反応管11内やそれら
の配管経路内全域を酸素ガスにより置換する。
【0025】この酸素ガス供給状態において、ガス加熱
用ヒータ74を例えば850℃程度の加熱状態に保ち、
切り替えバルブ35を切替えて、水素ガス源37から水
素ガスを流量制御機構36により制御しながら水素ガス
導入管32に供給する。その水素ガスと酸素ガスとはそ
れぞれ所定の流量、例えば毎分3リットル程度の流量で
供給する。これら水素ガスと酸素ガスがガス導入管31
内を流れてガス加熱用ヒータ60により加熱される。
用ヒータ74を例えば850℃程度の加熱状態に保ち、
切り替えバルブ35を切替えて、水素ガス源37から水
素ガスを流量制御機構36により制御しながら水素ガス
導入管32に供給する。その水素ガスと酸素ガスとはそ
れぞれ所定の流量、例えば毎分3リットル程度の流量で
供給する。これら水素ガスと酸素ガスがガス導入管31
内を流れてガス加熱用ヒータ60により加熱される。
【0026】そして、図1及び図2に示す如く、その加
熱さらた水素ガスと酸素ガスが中央の窒素ガス噴出ノズ
ル50とこの周囲の酸素ガス噴出ノズル51より燃焼容
器30内に噴出されて混合しながら自然着火し、炎Fを
あげて燃焼する。これにより水蒸気が発生する。
熱さらた水素ガスと酸素ガスが中央の窒素ガス噴出ノズ
ル50とこの周囲の酸素ガス噴出ノズル51より燃焼容
器30内に噴出されて混合しながら自然着火し、炎Fを
あげて燃焼する。これにより水蒸気が発生する。
【0027】この際、酸素ガス噴出ノズル51が中央の
水素ガス噴出ノズル50の先端から周囲に遠く離れて分
散し、かつその水素ガス噴出ノズル50の先端よりも突
出する位置に配するので、酸素ガスが酸素ガス噴出ノズ
ル51より水素ガスの周囲の広い範囲に拡散して噴出す
るようになる。
水素ガス噴出ノズル50の先端から周囲に遠く離れて分
散し、かつその水素ガス噴出ノズル50の先端よりも突
出する位置に配するので、酸素ガスが酸素ガス噴出ノズ
ル51より水素ガスの周囲の広い範囲に拡散して噴出す
るようになる。
【0028】これで多量の水蒸気を発生させるために水
素ガス及び酸素ガスの供給量を増やしても、ガス着火時
の炎Fが前記水素ガス噴出ノズル50の先端から出ずに
周囲の酸素ガス噴出ノズル51から出るようになって、
水素ガス噴出ノズル50の先端が異常に加熱されること
がなくなると共に、該炎Fが図2に想像線で示す従来の
炎F′のように上方に高く伸びることなく半径方向に太
く短い形状となり、その炎Fが燃焼容器30に直接接触
することを回避できると共に、燃焼容器30内の温度が
異常に高くならない。
素ガス及び酸素ガスの供給量を増やしても、ガス着火時
の炎Fが前記水素ガス噴出ノズル50の先端から出ずに
周囲の酸素ガス噴出ノズル51から出るようになって、
水素ガス噴出ノズル50の先端が異常に加熱されること
がなくなると共に、該炎Fが図2に想像線で示す従来の
炎F′のように上方に高く伸びることなく半径方向に太
く短い形状となり、その炎Fが燃焼容器30に直接接触
することを回避できると共に、燃焼容器30内の温度が
異常に高くならない。
【0029】図3に、本発明の実施例装置の燃焼容器3
0の上下各ポジションA〜D(図2参照)における温度
分布を従来装置の場合と比較して示す。このグラフから
も解るように、本発明装置では燃焼容器30内の温度分
布が約500℃以下になり、特に燃焼容器30の内筒7
1内の上端部のポジションDにおいても、約530℃ほ
どに昇温する程度で、従来装置のように700℃を越え
るようなことがなくなる。
0の上下各ポジションA〜D(図2参照)における温度
分布を従来装置の場合と比較して示す。このグラフから
も解るように、本発明装置では燃焼容器30内の温度分
布が約500℃以下になり、特に燃焼容器30の内筒7
1内の上端部のポジションDにおいても、約530℃ほ
どに昇温する程度で、従来装置のように700℃を越え
るようなことがなくなる。
【0030】これにて、燃焼容器30の内容積、特に高
さを増やさなくても、引いては外部燃焼装置2全体を大
型化しなくても、水素ガス噴出ノズル50先端の失透に
よるパーティクル発生や、ノズル形状の変形・詰まり
や、燃焼容器30内の異常加熱などの不具合を招くこと
なく、多量の水素ガスを供給して燃焼させることができ
て、水蒸気の発生の増大が図れるようになる。
さを増やさなくても、引いては外部燃焼装置2全体を大
型化しなくても、水素ガス噴出ノズル50先端の失透に
よるパーティクル発生や、ノズル形状の変形・詰まり
や、燃焼容器30内の異常加熱などの不具合を招くこと
なく、多量の水素ガスを供給して燃焼させることができ
て、水蒸気の発生の増大が図れるようになる。
【0031】なお、燃焼容器30内に供給された水素ガ
スと酸素ガスとは、化学量論に従って略2:1の割合で
燃焼する。従って、酸素ガスは少し過剰供給となるが、
この過剰の酸素ガスは水蒸気のキャリアガスとして作用
すると共に、酸化処理炉1内での酸化処理に寄与するこ
ととなる。水素ガスは過剰に供給すると爆発の危険があ
るので避ける。また、その水素ガス及び酸素ガスの供給
量は目的とする酸化処理の程度に応じ適宜選定され、流
量制御機構36,40によって制御される。
スと酸素ガスとは、化学量論に従って略2:1の割合で
燃焼する。従って、酸素ガスは少し過剰供給となるが、
この過剰の酸素ガスは水蒸気のキャリアガスとして作用
すると共に、酸化処理炉1内での酸化処理に寄与するこ
ととなる。水素ガスは過剰に供給すると爆発の危険があ
るので避ける。また、その水素ガス及び酸素ガスの供給
量は目的とする酸化処理の程度に応じ適宜選定され、流
量制御機構36,40によって制御される。
【0032】こうして、燃焼容器30内において水素ガ
スと酸素ガスとの燃焼により発生した大量の水蒸気は、
該燃焼容器30内を上昇しながら周囲に配する冷却機構
74により適度に冷却され、上端の水蒸気送出管84か
ら水蒸気導入管12を介して酸化処理炉1の反応管11
内に供給される。
スと酸素ガスとの燃焼により発生した大量の水蒸気は、
該燃焼容器30内を上昇しながら周囲に配する冷却機構
74により適度に冷却され、上端の水蒸気送出管84か
ら水蒸気導入管12を介して酸化処理炉1の反応管11
内に供給される。
【0033】その酸化処理炉1の反応管11内に供給さ
れた多量の水蒸気がこの上端の水蒸気導入ポート13か
ら流下する一方、その反応管11内のウエハボート19
に支持された半導体ウエハWがヒータ20によって所定
温度、例えば900℃程度以上の高温に維持されてい
る。その結果、半導体ウエハWに対し所要の酸化処理が
なされる。なお、反応管11内下部に流下した水蒸気は
排気管14から排気用接続管15を介し工場排気ダクト
排出される。
れた多量の水蒸気がこの上端の水蒸気導入ポート13か
ら流下する一方、その反応管11内のウエハボート19
に支持された半導体ウエハWがヒータ20によって所定
温度、例えば900℃程度以上の高温に維持されてい
る。その結果、半導体ウエハWに対し所要の酸化処理が
なされる。なお、反応管11内下部に流下した水蒸気は
排気管14から排気用接続管15を介し工場排気ダクト
排出される。
【0034】このようにして、酸化処理炉1内の半導体
ウエハWに酸化処理した後は、水素ガス源37からの水
素ガス供給が停止され、酸素ガスのみの導入が継続され
る。これに外部燃焼装置2及び配管並びに酸化処理炉1
内全域が酸素ガスによって置換され、その後、酸素ガス
供給を停止し、その変わりに前述したと同様に切り替え
バルブ35を切り替えて窒素ガス源39より窒素ガスを
供給して外部燃焼装置2及び配管並びに酸化処理炉1内
全域を窒素ガスに置換する。この状態で処理済み半導体
ウエハWをウエハボート19及び保温筒18と共にボー
トエレベータにより下降させて酸化処理炉1内から下方
に取り出し、次の半導体ウエハの酸化処理に備える。
ウエハWに酸化処理した後は、水素ガス源37からの水
素ガス供給が停止され、酸素ガスのみの導入が継続され
る。これに外部燃焼装置2及び配管並びに酸化処理炉1
内全域が酸素ガスによって置換され、その後、酸素ガス
供給を停止し、その変わりに前述したと同様に切り替え
バルブ35を切り替えて窒素ガス源39より窒素ガスを
供給して外部燃焼装置2及び配管並びに酸化処理炉1内
全域を窒素ガスに置換する。この状態で処理済み半導体
ウエハWをウエハボート19及び保温筒18と共にボー
トエレベータにより下降させて酸化処理炉1内から下方
に取り出し、次の半導体ウエハの酸化処理に備える。
【0035】図5は本発明の外部燃焼装置2の他の実施
例を示す断面図である。この実施例では、前述同様に底
部に水素ガス噴出ノズル50と酸素ガス噴出ノズル51
とを有した燃焼容器30内に、燃焼空間70を区画する
石英製の内筒71が同心円的に設けられている。この内
筒71は上端を閉塞した円筒キャップ状のもので、開放
下端を燃焼容器30内底面に連設固定されている。この
内筒71の外周面と燃焼容器30の内周面との間に筒状
空間72が構成されている。この筒状空間72と前記燃
焼空間70とを連通する連通口73が内筒71の周壁下
端部に複数周方向に間隔を存して形成されている。こう
した燃焼容器30の周囲に前述同様の冷却機構74が配
設されている。
例を示す断面図である。この実施例では、前述同様に底
部に水素ガス噴出ノズル50と酸素ガス噴出ノズル51
とを有した燃焼容器30内に、燃焼空間70を区画する
石英製の内筒71が同心円的に設けられている。この内
筒71は上端を閉塞した円筒キャップ状のもので、開放
下端を燃焼容器30内底面に連設固定されている。この
内筒71の外周面と燃焼容器30の内周面との間に筒状
空間72が構成されている。この筒状空間72と前記燃
焼空間70とを連通する連通口73が内筒71の周壁下
端部に複数周方向に間隔を存して形成されている。こう
した燃焼容器30の周囲に前述同様の冷却機構74が配
設されている。
【0036】また、前記燃焼容器30の上端部には水蒸
気送出部80が石英により該燃焼容器30と一体に成形
されている。この水蒸気送出部80は燃焼容器30より
も小径の筒型キャップ状をなしている。この水蒸気送出
部80は、水蒸気を蛇行して冷却しながら上昇させるよ
うに、内部に上下に間隔を存して2枚の石英製の内部放
熱板81,82が水平に一体成形されていると共に、こ
の上下の内部放熱板81,82に貫通孔81a,82a
が互いに左右に位置ずれして形成されている。また、そ
の水蒸気送出部80の外周に、2枚の石英製の外部放熱
板83が互いに上下に離間して各々鍔状に突出する状態
に一体成形されている。そして、その水蒸気送出部80
の上端部に水蒸気送出管84が突設されて前記酸化処理
炉1の水蒸気導入管12の下端と接続されるようになっ
ている。
気送出部80が石英により該燃焼容器30と一体に成形
されている。この水蒸気送出部80は燃焼容器30より
も小径の筒型キャップ状をなしている。この水蒸気送出
部80は、水蒸気を蛇行して冷却しながら上昇させるよ
うに、内部に上下に間隔を存して2枚の石英製の内部放
熱板81,82が水平に一体成形されていると共に、こ
の上下の内部放熱板81,82に貫通孔81a,82a
が互いに左右に位置ずれして形成されている。また、そ
の水蒸気送出部80の外周に、2枚の石英製の外部放熱
板83が互いに上下に離間して各々鍔状に突出する状態
に一体成形されている。そして、その水蒸気送出部80
の上端部に水蒸気送出管84が突設されて前記酸化処理
炉1の水蒸気導入管12の下端と接続されるようになっ
ている。
【0037】この図5に示した構成の外部燃焼装置2で
あれば、加熱さらた水素ガスと酸素ガスが、前述同様に
中央の窒素ガス噴出ノズル50とこの周囲の酸素ガス噴
出ノズル51より燃焼容器30の内筒71内の燃焼空間
70に噴出されて混合しながら自然着火し、炎Fをあげ
て燃焼する。これにより水蒸気が発生する。
あれば、加熱さらた水素ガスと酸素ガスが、前述同様に
中央の窒素ガス噴出ノズル50とこの周囲の酸素ガス噴
出ノズル51より燃焼容器30の内筒71内の燃焼空間
70に噴出されて混合しながら自然着火し、炎Fをあげ
て燃焼する。これにより水蒸気が発生する。
【0038】この際、炎Fは前述の実施例で述べたよう
に、多量の水蒸気を発生させるために水素ガス及び酸素
ガスの供給量を増やしても、ガス着火時の炎Fが前記水
素ガス噴出ノズル50の先端から出ずに周囲の酸素ガス
噴出ノズル51から出るようになって、水素ガス噴出ノ
ズル50の先端が異常に加熱されることがなくなると共
に、該炎Fが上方に高く伸びることなく半径方向に太く
短い形状となり、その炎Fが燃焼容器30の内筒71に
直接接触することを回避できると共に、燃焼容器30内
の温度が異常に高くならない。
に、多量の水蒸気を発生させるために水素ガス及び酸素
ガスの供給量を増やしても、ガス着火時の炎Fが前記水
素ガス噴出ノズル50の先端から出ずに周囲の酸素ガス
噴出ノズル51から出るようになって、水素ガス噴出ノ
ズル50の先端が異常に加熱されることがなくなると共
に、該炎Fが上方に高く伸びることなく半径方向に太く
短い形状となり、その炎Fが燃焼容器30の内筒71に
直接接触することを回避できると共に、燃焼容器30内
の温度が異常に高くならない。
【0039】こうして、燃焼容器30の内筒71内の燃
焼空間70において水素ガスと酸素ガスとの燃焼により
発生した大量の水蒸気は、該内筒71の下端の連通口7
3を介して筒状空間72に流れて上昇する。この際に周
囲に配する冷却機構74により高温の水蒸気が効率良く
適度に冷却される。
焼空間70において水素ガスと酸素ガスとの燃焼により
発生した大量の水蒸気は、該内筒71の下端の連通口7
3を介して筒状空間72に流れて上昇する。この際に周
囲に配する冷却機構74により高温の水蒸気が効率良く
適度に冷却される。
【0040】更に、その水蒸気は筒状空間72内から上
端の水蒸気送出部80内の上下の内部放熱板81,82
の貫通孔81a,82aを介して蛇行して上昇し、その
際、内部放熱板81,82及び外部放熱板83により熱
交換されて更に効率良く冷却される。こうして冷却され
た水蒸気は上端の水蒸気送出管84から前述同様に水蒸
気導入管12を介して酸化処理炉1の反応管11内に供
給されるようになる。
端の水蒸気送出部80内の上下の内部放熱板81,82
の貫通孔81a,82aを介して蛇行して上昇し、その
際、内部放熱板81,82及び外部放熱板83により熱
交換されて更に効率良く冷却される。こうして冷却され
た水蒸気は上端の水蒸気送出管84から前述同様に水蒸
気導入管12を介して酸化処理炉1の反応管11内に供
給されるようになる。
【0041】なお、本発明の燃焼処理装置は前記実施例
のみに限定されることなく、例えば縦型酸化処理炉1に
水蒸気を供給する外部燃焼装置として適用したが、その
酸化処理炉は横型のものでも可である。また半導体ウエ
ハ以外の各種の被処理体の酸化膜形成やその他の処理装
置に適用しても良い。
のみに限定されることなく、例えば縦型酸化処理炉1に
水蒸気を供給する外部燃焼装置として適用したが、その
酸化処理炉は横型のものでも可である。また半導体ウエ
ハ以外の各種の被処理体の酸化膜形成やその他の処理装
置に適用しても良い。
【0042】
【発明の効果】本発明の酸化処理装置は,前述の如く構
成したので,燃焼容器を大型化しなくても,ノズル先端
の失透や燃焼容器内の異常加熱などの不具合を招くこと
なく,多量の水素ガスを供給して燃焼させることができ
て,水蒸気の発生の増大が図れる効果がある。
成したので,燃焼容器を大型化しなくても,ノズル先端
の失透や燃焼容器内の異常加熱などの不具合を招くこと
なく,多量の水素ガスを供給して燃焼させることができ
て,水蒸気の発生の増大が図れる効果がある。
【図1】本発明の燃焼装置の一実施例を示し、(a)は
燃焼容器内定底部のガス噴出ノズル部の平面図、(b)
は同要部の縦断面図。
燃焼容器内定底部のガス噴出ノズル部の平面図、(b)
は同要部の縦断面図。
【図2】同上実施例の燃焼装置全体の縦断面図。
【図3】同上実施例の燃焼装置と従来装置との上下各ポ
ジションでの温度分布図。
ジションでの温度分布図。
【図4】本発明の燃焼装置を水蒸気発生装置として適用
した酸化処理装置全体の概略構成図。
した酸化処理装置全体の概略構成図。
【図5】本発明の燃焼装置の他の実施例を示す縦断面
図。
図。
2…燃焼装置、30…燃焼容器、50…水素ガス噴出ノ
ズル、51…酸素ガス噴出ノズル。
ズル、51…酸素ガス噴出ノズル。
Claims (2)
- 【請求項1】 水素ガスと酸素ガスとを加熱しながら燃
焼容器内に導入して燃焼させることにより水蒸気を発生
する燃焼装置を備えた酸化処理装置において、前記水素
ガスを燃焼容器内に導入する水素ガス噴出ノズルと、酸
素ガスを燃焼容器内に導入する酸素ガス噴出ノズルとを
備え、且つその酸素ガス噴出ノズルが、前記水素ガス噴
出ノズルの先端よりも燃焼容器内方に突出して周囲に広
く分散する複数箇所に開口する構成としたことを特徴と
する酸化処理装置。 - 【請求項2】 前記燃焼容器の底部中央に一体に拡径凹
部を設け,この拡径凹部に前記酸素ガス導入管の端部を
一体に連設するとともに、 前記拡径凹部の上部に拡径環状空間を存して環状の拡散
板を設け,この拡散板の内周縁に前記水素ガス導入管の
端部を一体に連設して水素ガス噴出ノズルを形成し, 前記拡散板に前記酸素ガス導入管と連通するとともに、
該拡散板の径方向及び周方向に離間して複数個の酸素ガ
ス噴出ノズルを設けたことを特徴とする請求項1記載の
酸化処理装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05369993A JP3154858B2 (ja) | 1993-03-15 | 1993-03-15 | 酸化処理装置 |
KR1019930007208A KR100304287B1 (ko) | 1992-04-28 | 1993-04-28 | 연소장치 및 이것을 구비한 산화장치 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05369993A JP3154858B2 (ja) | 1993-03-15 | 1993-03-15 | 酸化処理装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06267932A JPH06267932A (ja) | 1994-09-22 |
JP3154858B2 true JP3154858B2 (ja) | 2001-04-09 |
Family
ID=12950070
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP05369993A Expired - Fee Related JP3154858B2 (ja) | 1992-04-28 | 1993-03-15 | 酸化処理装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3154858B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5187095B2 (ja) * | 2008-09-19 | 2013-04-24 | ミツミ電機株式会社 | 異常燃焼検出装置及び異常燃焼検出方法 |
JP2016111050A (ja) * | 2014-12-02 | 2016-06-20 | フェニテックセミコンダクター株式会社 | 炭化珪素半導体装置の製造方法、炭化珪素半導体装置及び酸化拡散装置 |
JP6320325B2 (ja) * | 2015-03-05 | 2018-05-09 | 三菱電機株式会社 | 半導体製造装置および半導体デバイスの製造方法 |
-
1993
- 1993-03-15 JP JP05369993A patent/JP3154858B2/ja not_active Expired - Fee Related
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---|---|
JPH06267932A (ja) | 1994-09-22 |
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