JPH0878404A - 半導体製造装置の外部燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】半導体製造装置の外部燃焼装置に於いて、水素
が確実に燃焼し、未燃の水素ガスが排出されることのな
い様にする。 【構成】半導体製造装置の反応管に連通された外部燃焼
装置３０に於いて、燃焼管３４内に酸素供給管３６、水
素供給管３７を連通し、前記水素供給管の水素ガス流出
口近傍に吸熱板３９を設け、前記反応管の外部に前記吸
熱板に輻射熱を集光する集光加熱器４４を設け、或は反
応管に熱電対挿入管を挿通し、該熱電対挿入管の先端を
吸熱板に接触、近傍に位置させ、前記吸熱板の温度を検
出可能とし、或は更に水素火炎の紫外線を検出する炎セ
ンサ４７を設けた構成であり、生成した水蒸気は反応管
に供給される。燃焼状態は熱電対により吸熱板の温度を
検出することで、或は炎の有無を検出することで監視さ
れ、水素の燃焼の確実が保証される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体製造装置、特に拡
散装置に設けられる外部燃焼装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】拡散装置ではシリコンウェーハの表面に
高純度の酸化膜を生成する工程がある。シリコンウェー
ハの表面に高純度の酸化膜を生成するにはウェーハを水
蒸気雰囲気中で高温、長時間保持する必要があり、高純
度の水蒸気を供給する装置として外部燃焼装置が存在す
る。

【０００３】外部燃焼装置は高純度の酸素と水素とを燃
焼させて水蒸気を生成し、この水蒸気をウェーハが装填
されている反応室に供給するものである。

【０００４】従来の外部燃焼装置を図１４に於いて説明
する。

【０００５】図中、１は石英管、２は酸素流入口、３は
水素もしくは窒素流入口、４は水素のインジェクタ、５
は水素、酸素の燃焼化合の為の燃焼加熱炉、６は酸化加
熱炉、７は石英管１内に置かれたシリコンウェーハ、８
はシリコンウェーハ７を保持するボートである。

【０００６】酸素流入口２から酸素が供給され、又水素
流入口３から水素が供給され、供給された酸素、水素
は、燃焼加熱炉５で加熱され燃焼して水蒸気を生成す
る。この水蒸気は下流側に流れてシリコンウェーハに水
蒸気雰囲気を与え酸化膜が生成される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の半導体
製造装置の燃焼装置では、着火源である燃焼加熱炉５に
より炉内を水素が確実に燃焼する温度としているが、炉
内の温度を正確に検出できない、或は供給された水素が
確実に燃焼しているかどうかを監視できない。この為、
未燃の水素ガスが排出される可能性がある等安全性に問
題があった。

【０００８】本発明は斯かる実情に鑑み、水素が確実に
燃焼し、未燃の水素ガスが排出されることのない外部燃
焼装置を提供しようとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、半導体製造装
置の反応管に連通された外部燃焼装置に於いて、燃焼管
内に酸素供給管、水素供給管を連通し、前記酸素供給管
より酸素ガスを、又前記水素供給管より水素ガスを供給
し得る様にし、前記水素供給管の水素ガス流出口近傍に
吸熱板を設け、前記反応管の外部に前記吸熱板に輻射熱
を集光する集光加熱器を設け、或は反応管に熱電対挿入
管を挿通し、該熱電対挿入管の先端を吸熱板に接触、近
傍に位置させ、前記吸熱板の温度を検出可能とし、或は
更に水素火炎の紫外線を検出する炎センサを設けたこと
を特徴とするものである。

【００１０】

【作用】酸素供給管より酸素ガスが供給された状態で集
光加熱器により吸熱板が所定の温度迄加熱され、更に水
素供給管より水素ガスが供給される。水素ガスは前記吸
熱板に接触して着火し、酸素ガスと化合燃焼し、生成し
た水蒸気は反応管に供給される。燃焼状態は熱電対によ
り吸熱板の温度を検出することで、或は炎の有無を検出
することで監視され、水素の燃焼の確実が保証される。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照しつつ本発明の一実施例を
説明する。

【００１２】先ず、図１〜図２に於いて本発明が実施さ
れる縦型半導体製造装置を説明する。

【００１３】図１於いて、半導体製造装置の概略を説明
する。

【００１４】縦型反応炉１１は半導体製造機の上部位置
に設けられ、反応管１２は該反応炉１１の内部に収納さ
れている。該反応炉１１の下方にはボートエレベータ１
３が設けられており、該ボートエレベータ１３はウェー
ハ１４が装填されたボート１５を反応管１２内部に装
入、引出しする。該ボート１５にはウェーハ１４が水平
姿勢で多段に装填される。

【００１５】ウェーハ１４はウェーハカセット１６に装
填された状態で半導体製造機と外部との間の搬送が行わ
れ、ウェーハカセット１６はウェーハカセット授受部１
７で中継され、その後内部のカセットストッカ１８に収
納され、ウェーハ移載機１９によりカセットストッカ１
８に収納されたウェーハカセット１６のウェーハ１４を
下降状態にある前記ボート１５に移載する。

【００１６】前記した様に、ボートエレベータ１３はボ
ート１５を反応管１２内に装入し、ウェーハ１４の成膜
が完了するとボートを反応管１２より取出す。

【００１７】処理後のウェーハは、上記手順の逆を行う
ことで、前記ボート１５からカセットストッカ１８のウ
ェーハカセット１６へ移載が行われ、更に半導体製造機
外部に搬出される。

【００１８】図２は前記縦型反応炉１１の断面を示して
いる。

【００１９】該反応炉１１は筒状のヒータ２１、該ヒー
タ２１内部に均熱管２２、均熱管２２内部に反応管１２
が同心多重に設けられており、該反応管１２には前記ボ
ート１５が装入される。前記ボート１５はボートキャッ
プ２３を介してエレベータキャップ２４に載置され、該
エレベータキャップ２４は前記ボートエレベータ１３に
設けられ昇降可能である。

【００２０】前記反応管１２の上端にはガス導入管２５
が連通され、前記反応管１２の下端には排気口２６が設
けられている。前記ガス導入管２５の下端はガス供給管
２７と接続され、前記排気口２６は排気管２８と接続さ
れている。

【００２１】ボート１５を反応管１２より引出した状態
で、所要枚数のウェーハ１４を前記ボート１５に装填
し、前記ボートエレベータ１３によりボート１５を上昇
させ反応管１２内に装入する。前記ヒータ２１で反応管
１２内を所定の温度に加熱し、前記ガス供給管２７、ガ
ス導入管２５より反応ガスを反応管１２内に導入し、前
記ウェーハ１４表面に薄膜を生成し、前記反応ガスは前
記排気口２６、排気管２８を経て排気される。

【００２２】図３に示す様に、前記ガス供給管２７に外
部燃焼装置３０が接続され、該外部燃焼装置３０で生成
された水蒸気が、ガス供給管２７、ガス導入管２５を介
して前記反応管１２に供給される。

【００２３】図４〜図８に於いて本発明に係る外部燃焼
装置３０を説明する。

【００２４】筐体３１内に燃焼ユニット３２が垂直姿勢
で設けられている。以下、該燃焼ユニット３２を説明す
る。

【００２５】水冷ジャケット３３の内部に透明石英製の
燃焼管３４が設けられ、該燃焼管３４の上端からは水蒸
気導出管３５が延出し、該水蒸気導出管３５は前記ガス
供給管２７に接続される。又、燃焼管３４の底面には石
英製の酸素供給管３６、石英製の水素供給管３７、石英
製の熱電対挿入管３８（図７参照）が気密に貫通して平
行に設けられ、前記酸素供給管３６、水素供給管３７は
酸素供給源、水素供給源にそれぞれ接続されている。前
記熱電対挿入管３８は前記水素供給管３７の上端に溶接
付されており、内部には熱電対（図示せず）が挿入され
ている。

【００２６】前記水素供給管３７の上端には、少なくと
も処理すべきシリコンウェーハと同程度の高純度のシリ
コンで形成された吸熱板３９が設けられる。該吸熱板３
９は円板状であり、前記燃焼管３４の半径に対して直交
する平面内に存在すると共に水素供給管３７の外周側に
配置され、水素供給管３７の水素ガス流出口は前記吸熱
板３９の近傍に開口している。

【００２７】図８〜図１０で示される様に、前記水素供
給管３７と前記熱電対挿入管３８との固着部から石英製
のピン４０が突設され、前記吸熱板３９は該ピン４０に
嵌合され、更に該ピン４０が先端を熱カシメされると共
に前記水素供給管３７の側面に溶着した左右の石英製吸
熱板押え４１，４２の先端が吸熱板３９の加熱面に当接
され、吸熱板３９を周辺２箇所で保持する。

【００２８】尚、前記吸熱板３９はピン４０で位置決め
され、吸熱板押え４１，４２により周辺２箇所が保持さ
れるので、ピン４０の熱カシメは僅かで良く或は省略し
ても良く、熱カシメの工程での加熱炎が直接吸熱板３９
に触れることが少なくなり、或はなくなるので吸熱板３
９の酸化を最小限に止めることができる。又、吸熱板押
えは３以上あってもよいことは言う迄もない。

【００２９】前記燃焼管３４に隣接して保温ヒータ４３
が設けられ、該保温ヒータ４３は前記燃焼管３４及び前
記水冷ジャケット３３を流通する冷却水を所要温度より
低下しない様に加温している。又、前記燃焼管３４に隣
接し、吸熱板３９に対峙して集光加熱器４４が設けられ
ている。該集光加熱器４４はハロゲンランプ等の輻射発
熱体４５及び該輻射発熱体４５からの輻射熱を前記吸熱
板３９上で集熱させる反射鏡４６を有している。尚、前
記した水冷ジャケット３３の前記反射鏡４６と前記燃焼
管３４間には通孔が設けられている。

【００３０】尚、水素ガスの燃焼状態を燃焼管３４の底
面下方から検出する炎センサ４７が設けられ、更に筐体
３１底面には漏水センサ４８が設けられている。

【００３１】以下、上記した外部燃焼装置３０の作動に
ついて説明する。

【００３２】輻射発熱体４５から発せられた輻射熱は前
記反射鏡４６により吸熱板３９に集熱され、前記吸熱板
３９を加熱する。前記酸素供給管３６より酸素ガスを流
入させ、所要の流量を流通させつつ燃焼管３４内を酸素
ガスで充填する。

【００３３】前記熱電対挿入管３８内の熱電対で前記吸
熱板３９の温度を監視し、所定温度に達すると前記水素
供給管３７より水素ガスを流入させる。水素ガスは酸素
雰囲気中で高温となっている前記吸熱板３９に接し、燃
焼する。水素ガスは未燃焼ガスが生ずるのを防止する
為、徐々に増加させ、所要時間後に最大流量に達する様
にする。水素ガスの燃焼に於いて前記吸熱板３９の材質
は処理すべきウェーハと同材質のシリコンであるので、
反応管１２内のウェーハを汚染することがない。

【００３４】更に、水素ガスが燃焼しているかどうかは
前記炎センサ４７により水素火炎の紫外線を検知するこ
とで監視する。紫外線が検知されない時は、炎がないと
判断され、エラー信号を本体コントローラに発して、装
置の停止、或は作業者に警告を発するなどの所要の手段
を講じる。又、前記熱電対が検出する前記吸熱板３９の
温度が所要の温度に達しない場合も、同様にエラー信号
を本体コントローラに発する。

【００３５】又、前記漏水センサ４８が前記水冷ジャケ
ット３３或は冷却配管等からの漏水を検知した場合も同
様に、エラー信号を本体コントローラに発し、装置の停
止、或は作業者に警告を発する等の所要の手段を講じ
る。

【００３６】水素ガスと酸素ガスとが反応燃焼して生成
した高純度の水蒸気は前記水蒸気導出管３５、ガス供給
管２７、ガス導入管２５を経て前記反応管１２内に導入
され、シリコンウェーハの酸化膜生成に供される。

【００３７】燃焼終了時には先ず、水素ガスの供給を停
止し、次に酸素ガスの供給を停止する。又、水素の異常
燃焼を防止する為、水素ガスの供給前、供給後には前記
水素供給管３７より窒素ガスを流入させる。

【００３８】尚、本外部燃焼装置３０を燃焼ユニット３
２が水平となる様半導体製造装置５０に設けることも可
能である。この場合、前記吸熱板３９の固定は図１２、
図１３に示す様に、ピン４０の熱カシメのみで充分であ
る。

【００３９】

【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、燃焼管
内での水素ガスの燃焼箇所を特定でき、更に水素ガスの
着火源の温度、炎の有無を監視できるので確実に燃焼を
行わせることができ、反応管への水蒸気の供給を安定化
させ得ると共に安全性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】半導体製造装置の概略を示す透視斜視図であ
る。

【図２】該半導体製造装置の縦型炉反応炉の断面図であ
る。

【図３】該縦型反応炉と外部燃焼装置との関連を示す斜
視図である。

【図４】該外部燃焼装置の内部構造を示す斜視図であ
る。

【図５】該外部燃焼装置の断面図である。

【図６】該外部燃焼装置の燃焼管の正面図である。

【図７】該燃焼管の側面図である。

【図８】図７のＡ部拡大図であり、正面図である。

【図９】図７のＡ部拡大図であり、側面図である。

【図１０】図７のＡ部拡大図であり、平面図である。

【図１１】本発明の他の実施例を示す説明図である。

【図１２】図７のＡ部相当拡大図であり、側面図であ
る。

【図１３】図７のＡ部相当拡大図であり、平面図であ
る。

【図１４】従来例の断面図である。

【符号の説明】

１２ 反応管 ３０ 外部燃焼装置 ３４ 燃焼管 ３６ 酸素供給管 ３７ 水素供給管 ３８ 熱電対挿入管 ３９ 吸熱板 ４０ ピン ４１ 吸熱板押え ４２ 吸熱板押え ４３ 保温ヒータ ４４ 集光加熱器 ４５ 輻射発熱体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 誠治 東京都中野区東中野三丁目14番20号 国際 電気株式会社内 (72)発明者 遠目塚 幸二 東京都中野区東中野三丁目14番20号 国際 電気株式会社内 (72)発明者 佐藤 武敏 東京都中野区東中野三丁目14番20号 国際 電気株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体製造装置の反応管に連通された外
   部燃焼装置に於いて、燃焼管内に酸素供給管、水素供給
   管を連通し、前記酸素供給管より酸素ガスを、又前記水
   素供給管より水素ガスを供給し得る様にし、前記水素供
   給管の水素ガス流出口近傍に吸熱板を設け、前記反応管
   の外部に前記吸熱板に輻射熱を集光する集光加熱器を設
   けたことを特徴とする半導体製造装置の外部燃焼装置。
2. 【請求項２】 反応管に熱電対挿入管を挿通し、該熱電
   対挿入管の先端を吸熱板に接触、近傍に位置させ、前記
   吸熱板の温度を検出可能とした請求項１の半導体製造装
   置の外部燃焼装置。
3. 【請求項３】 水素火炎の紫外線を検出する炎センサを
   設けた請求項１の半導体製造装置の外部燃焼装置。
4. 【請求項４】 吸熱板の材質をシリコンとした請求項１
   の半導体製造装置の外部燃焼装置。
5. 【請求項５】 水素供給管の先端部にピンを設け、該ピ
   ンを吸熱板に貫通させ吸熱板を位置決めすると共に水素
   供給管の先端部に所要数の吸熱板押えを固着し、該吸熱
   板押えの先端を前記吸熱板に当接させ該吸熱板の抜け方
   向の動きを規制した請求項１の半導体製造装置の外部燃
   焼装置。