JPS60186023A - 水蒸気処理装置 - Google Patents
水蒸気処理装置Info
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- JPS60186023A JPS60186023A JP59040543A JP4054384A JPS60186023A JP S60186023 A JPS60186023 A JP S60186023A JP 59040543 A JP59040543 A JP 59040543A JP 4054384 A JP4054384 A JP 4054384A JP S60186023 A JPS60186023 A JP S60186023A
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- JP
- Japan
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- hydrogen
- heating
- heat treatment
- heater
- combustion
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
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- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
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- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発、明は、半導体製造工程中の熱酸化膜の成長工程に
おいて用いられる制御性の良い水素燃焼法による水蒸気
処理装置に関するものである。
おいて用いられる制御性の良い水素燃焼法による水蒸気
処理装置に関するものである。
従来、温式熱酸化膜の成長装置鉱水蒸気酸化法または水
素燃焼酸化法が用いられてきた。第1図は水蒸気酸化法
を用いた酸化装置の概略構造を示し、反応管1とこれを
加熱する加熱ヒータ2がら熱処理炉が構成され、反応管
1の外部に配管3を通して温水槽4が設けられている。
素燃焼酸化法が用いられてきた。第1図は水蒸気酸化法
を用いた酸化装置の概略構造を示し、反応管1とこれを
加熱する加熱ヒータ2がら熱処理炉が構成され、反応管
1の外部に配管3を通して温水槽4が設けられている。
そして、温水槽4内の温水5中には反応ガスまたは窒素
(N2)、酸素(01)などのキャリアガスが導管6を
通して導入され、この温水5中を反応ガスまたはキャリ
アガスを通過させ温水槽よシ生成される水蒸 5気(H
諺0)を配管3を通して反応管1内に導入することによ
り、水蒸気による熱酸化を利用して被酸化材料であるシ
リコンウェハ5o上に酸化膜を成長させるように構成さ
れている。ここで、7は反応管1の開口端を塞ぐキャッ
プ、8は前記配管3を加熱する蝮用力日熱ヒータ、9は
温水槽4を加熱するための温水用加熱ヒータ、1oは温
水5の温度を検出する温度検出器、11は温水;ントロ
ーラであシ、この温水コントローラ11は温度検出器1
0の検出出力に基づき前記加熱ヒータ9を通電して温水
5の温度を制御するものとなっている。
(N2)、酸素(01)などのキャリアガスが導管6を
通して導入され、この温水5中を反応ガスまたはキャリ
アガスを通過させ温水槽よシ生成される水蒸 5気(H
諺0)を配管3を通して反応管1内に導入することによ
り、水蒸気による熱酸化を利用して被酸化材料であるシ
リコンウェハ5o上に酸化膜を成長させるように構成さ
れている。ここで、7は反応管1の開口端を塞ぐキャッ
プ、8は前記配管3を加熱する蝮用力日熱ヒータ、9は
温水槽4を加熱するための温水用加熱ヒータ、1oは温
水5の温度を検出する温度検出器、11は温水;ントロ
ーラであシ、この温水コントローラ11は温度検出器1
0の検出出力に基づき前記加熱ヒータ9を通電して温水
5の温度を制御するものとなっている。
また、第2図は水素燃焼酸化法を用いた酸化装置の概略
構造を示すもので、反応管21の一部に、該反応管を加
熱する加熱ヒータ22と別個に水素燃焼用加熱ヒータ2
3を配置してこの反応管21内の一部を高温に加熱する
ように水素燃焼部24を設け、この水素燃焼部24内に
それぞれ導管25および26を通して水素(Hg)+酸
素(01)を導入し該水素燃焼部24内で水素を燃焼さ
せることにより、反応管21内で水蒸気(HzO)を発
生させて水蒸気による熱酸化によりシリコンウニ/・5
0上に酸化膜を成長させるように構成されている。なお
、第2図中、2Bは前記反応管21の開口端を塞ぐキャ
ップであシ、高温酸化の場合、水素燃焼ff17111
熱t−−172’3U上記加熱a’r、7.22で兼ね
ることもある。
構造を示すもので、反応管21の一部に、該反応管を加
熱する加熱ヒータ22と別個に水素燃焼用加熱ヒータ2
3を配置してこの反応管21内の一部を高温に加熱する
ように水素燃焼部24を設け、この水素燃焼部24内に
それぞれ導管25および26を通して水素(Hg)+酸
素(01)を導入し該水素燃焼部24内で水素を燃焼さ
せることにより、反応管21内で水蒸気(HzO)を発
生させて水蒸気による熱酸化によりシリコンウニ/・5
0上に酸化膜を成長させるように構成されている。なお
、第2図中、2Bは前記反応管21の開口端を塞ぐキャ
ップであシ、高温酸化の場合、水素燃焼ff17111
熱t−−172’3U上記加熱a’r、7.22で兼ね
ることもある。
ところで、第1図に示した水蒸気酸化法によるものは、
低温熱酸化が容易になるとともに、均熱長(実際に酸化
雰囲気として使用できる領域)が長くとれる等の利点を
有しているが、反面、反応管1内に導入する水蒸気の純
度が上げにくくなシ、また、酸化時間の経過に伴ない温
水の量が減少したシ、酸化膜の成長速度が水温の変化に
大きく作用されるため、酸化膜厚の制御性あるいは再現
性の向上が難しくなる等の欠点を持っている。言い換え
れば、酸化雰囲気の水蒸気分圧の制御が難しくなるとい
う問題がある。
低温熱酸化が容易になるとともに、均熱長(実際に酸化
雰囲気として使用できる領域)が長くとれる等の利点を
有しているが、反面、反応管1内に導入する水蒸気の純
度が上げにくくなシ、また、酸化時間の経過に伴ない温
水の量が減少したシ、酸化膜の成長速度が水温の変化に
大きく作用されるため、酸化膜厚の制御性あるいは再現
性の向上が難しくなる等の欠点を持っている。言い換え
れば、酸化雰囲気の水蒸気分圧の制御が難しくなるとい
う問題がある。
一方、第2図の水素燃焼酸化法によるものは、反応管2
1内に導入する水蒸気の純度が高くできるとともに長時
間の酸化ができ、がっ、再現性が良くなる等の利点を有
している。しかし、反応管21内の一部にある水素燃焼
部24で高温の熱が発生(水素の炎の温度は約190(
Ic ) t、たシ、また、水素燃焼部24の近傍を高
温(水素の発火点は580℃〜600℃であるため、通
常的8o。
1内に導入する水蒸気の純度が高くできるとともに長時
間の酸化ができ、がっ、再現性が良くなる等の利点を有
している。しかし、反応管21内の一部にある水素燃焼
部24で高温の熱が発生(水素の炎の温度は約190(
Ic ) t、たシ、また、水素燃焼部24の近傍を高
温(水素の発火点は580℃〜600℃であるため、通
常的8o。
℃以上)に加熱しなければならないため、反応管21内
の長い領域を一定の温度にする(均燃長を長くする)こ
とが離しい。特に、酸化温度が1000℃以下の低温の
場合、水素燃焼部24からの発熱に大きく影響されて均
燃長を短くしてしまう。言い換えれば酸化時間の増加に
伴ない酸化温度が変化することになる。これらの問題を
解決するために、従来、第2図に示す如く、反応管21
の温度制御用加熱と1722と別に水素燃焼用加熱ヒコ
タ523を用いたシ、反応管21内の水素燃焼部24と
熱酸化領域29の間に石英板27を配置した構造のもの
もあるが、水素燃焼部24の熱的影響は避けられず、プ
ロセス制御が非常に複雑になシ、プロセス制御の妨げに
なっていた。また、熱酸化領域29は水素燃焼部24の
影響を避けるために、それぞれの距離を大きくとる必要
が生じて装置の大型化を招いたシする等の問題があつf
C。
の長い領域を一定の温度にする(均燃長を長くする)こ
とが離しい。特に、酸化温度が1000℃以下の低温の
場合、水素燃焼部24からの発熱に大きく影響されて均
燃長を短くしてしまう。言い換えれば酸化時間の増加に
伴ない酸化温度が変化することになる。これらの問題を
解決するために、従来、第2図に示す如く、反応管21
の温度制御用加熱と1722と別に水素燃焼用加熱ヒコ
タ523を用いたシ、反応管21内の水素燃焼部24と
熱酸化領域29の間に石英板27を配置した構造のもの
もあるが、水素燃焼部24の熱的影響は避けられず、プ
ロセス制御が非常に複雑になシ、プロセス制御の妨げに
なっていた。また、熱酸化領域29は水素燃焼部24の
影響を避けるために、それぞれの距離を大きくとる必要
が生じて装置の大型化を招いたシする等の問題があつf
C。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであシ、
その目的は水素燃焼法を用いる際に水素燃焼部の熱的影
響を熱処理炉に及ぼさなくすることによシ、熱処理炉の
均熱長を長くとるとともに、高純度雰囲気で連続長時間
使用を可能にし、しかも再現性、制御性の高い酸化を可
能にした水蒸気処理装置を提供することにある。
その目的は水素燃焼法を用いる際に水素燃焼部の熱的影
響を熱処理炉に及ぼさなくすることによシ、熱処理炉の
均熱長を長くとるとともに、高純度雰囲気で連続長時間
使用を可能にし、しかも再現性、制御性の高い酸化を可
能にした水蒸気処理装置を提供することにある。
このような目的を達成するために、本発明は、水素燃焼
法による熱処理を行うものにおいて、熱処理炉の外部に
該熱処理炉と独立して設けられた燃焼室とこの燃焼室に
導入される水素を燃焼させるための加熱手段とから構成
される水素燃焼部を設け、この水素燃焼部よシ生成され
る水蒸気を前記熱処理炉内に導入させるようにしたもの
である。
法による熱処理を行うものにおいて、熱処理炉の外部に
該熱処理炉と独立して設けられた燃焼室とこの燃焼室に
導入される水素を燃焼させるための加熱手段とから構成
される水素燃焼部を設け、この水素燃焼部よシ生成され
る水蒸気を前記熱処理炉内に導入させるようにしたもの
である。
以下、本発明の実施例を図面に基いて詳MI+に説明す
る。
る。
第3図は本発明の一実施例における水蒸気処理装置の概
略構造図であシ、酸化装置に適用した場合を示す。同図
において、31は熱処理炉とじての石英製の反応管であ
シ、この反応管31の外周には加熱ヒータ32が配設さ
れ、この加熱ヒータ32によシ反応管31を熱酸化可能
な温度に加熱するものとなっている。反応管31内には
被酸化材料であるシリコンウェハ50が支持されていて
、その開口端がキャップ33によって閉塞されている。
略構造図であシ、酸化装置に適用した場合を示す。同図
において、31は熱処理炉とじての石英製の反応管であ
シ、この反応管31の外周には加熱ヒータ32が配設さ
れ、この加熱ヒータ32によシ反応管31を熱酸化可能
な温度に加熱するものとなっている。反応管31内には
被酸化材料であるシリコンウェハ50が支持されていて
、その開口端がキャップ33によって閉塞されている。
また、前記反応管31内の開口端と反対側の外部には該
反応管31と独立して配設された球状の燃焼室36とこ
の燃焼室36を高温に加熱して水素ガスを燃焼させるた
めの水素燃焼用加熱ヒータ3Tから構成される水素燃焼
部35が設けられている。そして、この燃焼室36内に
は導管38および39を通してそれぞれ水素(Hz)、
酸素(0りが導入されておシ、水素燃焼部35は燃焼室
36内の雰囲気を約700℃以上に加熱して水素を燃焼
させることによシ、生成される水蒸気(Hz0)を配管
34を通して反応管31内に導入させるものとなってい
る。なお、40は前記配管34を加熱するための配管用
加熱ヒータである。
反応管31と独立して配設された球状の燃焼室36とこ
の燃焼室36を高温に加熱して水素ガスを燃焼させるた
めの水素燃焼用加熱ヒータ3Tから構成される水素燃焼
部35が設けられている。そして、この燃焼室36内に
は導管38および39を通してそれぞれ水素(Hz)、
酸素(0りが導入されておシ、水素燃焼部35は燃焼室
36内の雰囲気を約700℃以上に加熱して水素を燃焼
させることによシ、生成される水蒸気(Hz0)を配管
34を通して反応管31内に導入させるものとなってい
る。なお、40は前記配管34を加熱するための配管用
加熱ヒータである。
このように上記実施例の構成によると、水素燃焼部35
は非常に高温を発生させる水素の燃焼を反応管31の外
部で行うため、高純度の水蒸気を反応管31の内部に安
定して供給することができる。したがって、反応管31
内の水蒸気雰囲気中で熱酸化する際に、高純度雰囲気で
來時間の酸化ができるとともに、シリコンウェハ50上
に成長させる酸化膜厚の制御性の向上がはかれる。また
、水素燃焼部35を反応管31の外部に独立して設ける
ことによシ、水素燃焼による熱の影響が反応管31内の
雰囲気温度に及ぼさなくなるので、反応管の均熱長が長
くとれ、再現性の高い水蒸気による湿式酸化が可能にな
シ、かつ高速酸化が可能になる。
は非常に高温を発生させる水素の燃焼を反応管31の外
部で行うため、高純度の水蒸気を反応管31の内部に安
定して供給することができる。したがって、反応管31
内の水蒸気雰囲気中で熱酸化する際に、高純度雰囲気で
來時間の酸化ができるとともに、シリコンウェハ50上
に成長させる酸化膜厚の制御性の向上がはかれる。また
、水素燃焼部35を反応管31の外部に独立して設ける
ことによシ、水素燃焼による熱の影響が反応管31内の
雰囲気温度に及ぼさなくなるので、反応管の均熱長が長
くとれ、再現性の高い水蒸気による湿式酸化が可能にな
シ、かつ高速酸化が可能になる。
なお、上述した実施例では、水素燃焼部35の水素ガス
を燃焼させる加熱手段として燃焼室36の近傍に加熱ヒ
ータ3Tを配設して加熱する場合であったが、この加熱
手段としては、第4図に示すように、筒状の燃焼室36
mの周囲に加熱ヒータ41を配設して加熱したシ、また
第5図に示すように、筒状の燃焼室36mに対し赤外線
ランプなどの非接触赤外線高温加熱器42を配設してそ
の雰囲気または局部を高温に加熱したシ、さらには第6
図に示すように、燃焼室36の凹部43に熱容薫の太き
、いシリコンなどの固体片44を配設し、水素ガス燃焼
後の加熱ヒータ3Tを切っても水素ガスの炎によシ自己
力目熱させて安定した水素燃焼を行うようにしたり、さ
らにこれらの組み合せに↓シ構成することもできる。
を燃焼させる加熱手段として燃焼室36の近傍に加熱ヒ
ータ3Tを配設して加熱する場合であったが、この加熱
手段としては、第4図に示すように、筒状の燃焼室36
mの周囲に加熱ヒータ41を配設して加熱したシ、また
第5図に示すように、筒状の燃焼室36mに対し赤外線
ランプなどの非接触赤外線高温加熱器42を配設してそ
の雰囲気または局部を高温に加熱したシ、さらには第6
図に示すように、燃焼室36の凹部43に熱容薫の太き
、いシリコンなどの固体片44を配設し、水素ガス燃焼
後の加熱ヒータ3Tを切っても水素ガスの炎によシ自己
力目熱させて安定した水素燃焼を行うようにしたり、さ
らにこれらの組み合せに↓シ構成することもできる。
また、上述では熱酸化装置に適用した場合であったが、
本発明はこれに限らず、水蒸気を用いる表面洗浄装置な
どの各種処理装置に応用することもできる。
本発明はこれに限らず、水蒸気を用いる表面洗浄装置な
どの各種処理装置に応用することもできる。
以上説明したように、本発明によれば、熱処理炉の外部
に該熱処理炉と独立して水素燃焼部を設けることにより
、水素燃焼部の熱的影響が直接熱処理炉に及ぼさなくな
るとともに、高純度の水蒸気を熱処理炉に安定して供給
することができるため、熱処理炉の均熱長が長くとれ、
再現性および制御性の優れた量産型の装置が実現できる
。しがも、外部で確実にかつ安定した水素の燃焼を持続
できるため、低温酸化および連続長時間酸化が可能にな
る。さらに、燃焼室が小型になるため、高圧酸化用の水
素燃焼装置として用いることにょシ、小さな高圧雰囲気
で大き彦均熱長が得られる。また、高純度の水蒸気を広
い温度範囲で利用できる−ため、通常の水処理の分野に
も広く利用できるなどの効果がある。
に該熱処理炉と独立して水素燃焼部を設けることにより
、水素燃焼部の熱的影響が直接熱処理炉に及ぼさなくな
るとともに、高純度の水蒸気を熱処理炉に安定して供給
することができるため、熱処理炉の均熱長が長くとれ、
再現性および制御性の優れた量産型の装置が実現できる
。しがも、外部で確実にかつ安定した水素の燃焼を持続
できるため、低温酸化および連続長時間酸化が可能にな
る。さらに、燃焼室が小型になるため、高圧酸化用の水
素燃焼装置として用いることにょシ、小さな高圧雰囲気
で大き彦均熱長が得られる。また、高純度の水蒸気を広
い温度範囲で利用できる−ため、通常の水処理の分野に
も広く利用できるなどの効果がある。
第1図は従来の水蒸気酸化装置の概略構造図、第2図は
同じ〈従来の水素燃焼酸化装置の概略構造図、第3図は
本発明の一実施例による水蒸気酸化装置の概略構造図、
第4図乃至第6図は第3図の水素燃焼部における加熱部
の変形例をそれぞれ示す概略間である。 31・・・・反応管、32・拳・・加熱ヒータ、33−
・争働キャッ7’、34−・・−配[,35・・・・水
素燃焼部、36.36&・・・・燃焼室、37.41・
・・・水素燃焼用加熱ヒータ、38゜39・・・・導管
、40・・・・配管用加熱ヒー夕、42・・・・赤外線
高温加熱器、44・争・・固体片、50・・・・シリコ
ンウェハ。 特許出願人 日本電信電話公社 代理人山 川 政 樹 第1図 第2図 2 H2
同じ〈従来の水素燃焼酸化装置の概略構造図、第3図は
本発明の一実施例による水蒸気酸化装置の概略構造図、
第4図乃至第6図は第3図の水素燃焼部における加熱部
の変形例をそれぞれ示す概略間である。 31・・・・反応管、32・拳・・加熱ヒータ、33−
・争働キャッ7’、34−・・−配[,35・・・・水
素燃焼部、36.36&・・・・燃焼室、37.41・
・・・水素燃焼用加熱ヒータ、38゜39・・・・導管
、40・・・・配管用加熱ヒー夕、42・・・・赤外線
高温加熱器、44・争・・固体片、50・・・・シリコ
ンウェハ。 特許出願人 日本電信電話公社 代理人山 川 政 樹 第1図 第2図 2 H2
Claims (2)
- (1)水素燃焼法による熱処理を行うものにおいて熱処
理炉の外部に該熱処理炉と独立して設けられた燃焼室と
この燃焼室に導入される水素を燃焼させるための加熱手
段とから構成される水素燃焼部を設け、この水素燃焼部
より生成される水蒸気を前記熱処理炉内に導入させるよ
うにしたことを特徴とする水蒸気処理装置。 - (2)水素燃焼部の加熱手段としては、燃焼室に加熱ヒ
ータを近づけて加熱する手段、燃焼室の周囲を力l熱ヒ
ータで覆って加熱する手段、赤外線ラング等で燃焼室内
を局部的または燃焼室雰囲気を加熱する手段、燃焼室の
近くに熱容量の大きい固体を置きその固体片を水素燃焼
によシ自己加熱する手段のいずれか1つあるいはこれら
を組み合せて用いることを特徴とする特許請求の範囲第
1項の水蒸気処理装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59040543A JPS60186023A (ja) | 1984-03-05 | 1984-03-05 | 水蒸気処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59040543A JPS60186023A (ja) | 1984-03-05 | 1984-03-05 | 水蒸気処理装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60186023A true JPS60186023A (ja) | 1985-09-21 |
Family
ID=12583359
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59040543A Pending JPS60186023A (ja) | 1984-03-05 | 1984-03-05 | 水蒸気処理装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60186023A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6394634A (ja) * | 1986-10-09 | 1988-04-25 | Furendotetsuku Kenkyusho:Kk | 外部燃焼型バ−ニング装置 |
JPH01205425A (ja) * | 1988-02-10 | 1989-08-17 | Tel Sagami Ltd | 酸化炉 |
WO1991013461A1 (en) * | 1990-02-20 | 1991-09-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of treating semiconductor substrate surface and device therefor |
US5785762A (en) * | 1996-07-25 | 1998-07-28 | Nec Corporation | External combustion oxidation apparatus |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5718328A (en) * | 1980-07-09 | 1982-01-30 | Kinmon Seisakusho:Kk | H2o gas generating apparatus for oxidation of semiconductor wafer |
-
1984
- 1984-03-05 JP JP59040543A patent/JPS60186023A/ja active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5718328A (en) * | 1980-07-09 | 1982-01-30 | Kinmon Seisakusho:Kk | H2o gas generating apparatus for oxidation of semiconductor wafer |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US5314847A (en) * | 1990-02-20 | 1994-05-24 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor substrate surface processing method using combustion flame |
US5785762A (en) * | 1996-07-25 | 1998-07-28 | Nec Corporation | External combustion oxidation apparatus |
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