JPS60245230A - Wet oxygen supplying apparatus - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To suppress occurring of phenomenon in which steam in the vessel and the transferring conduit results in dew, and to supply stably wet oxygen, by preheating the vessel and the transferring conduit before the burning. CONSTITUTION:Dry air heated preliminarily, is supplied from a supply conduit 19 to a first preheating chamber 17, and is flowed from the first preheating chamber through a connecting conduit 20 and a second preheating chamber 18, so that a vessel 10 and a transferring conduit can be preheated. The temperature of the dry air is set so that the preheating temperature can become higher than the temperature causing the steam to become dew and can become lower than the ignition temperature of hydrogen because of safety. Wafers 4 being aligned in a jig 5, are housed in a process tube 1, and oxygen and hydrogen are supplied into the vessel 10 in a wet oxygen supplying apparatus 9. In such the wet oxygen supplying apparatus, the produced and transferred steam is prevented from resulting in dew, because the vessel 10 and the transferring conduit are preheated higher than the temperature resulting in dew.

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、ウェット酸素供給技術、例えば、半導体装置
の製造において、ウェハに酸化膜を形成する酸化装置に
ウェット酸素を供給するのに使用して有効な技術に関す
る。[Detailed Description of the Invention] [Technical Field] The present invention relates to wet oxygen supply technology, for example, in the manufacture of semiconductor devices, which is effective for supplying wet oxygen to an oxidation device that forms an oxide film on a wafer. Regarding technology.

〔背景技術〕[Background technology]

半導体装置の製造において、ウェハに酸化膜を形成する
酸化装置に供給するウェット酸素を生成する装置として
、例えば、容器内に水素と酸素とを供給して水素を燃焼
することによりウェット酸素を生成し、このウェット酸
素を移送路を通じて容器の外部に供給するようにしたウ
ェット酸素生成装置が提案されている（特開昭５５−９
０４０５号公報）。In the manufacturing of semiconductor devices, a device that generates wet oxygen to be supplied to an oxidation device that forms an oxide film on a wafer is used, for example, to generate wet oxygen by supplying hydrogen and oxygen into a container and burning the hydrogen. A wet oxygen generating device has been proposed in which this wet oxygen is supplied to the outside of the container through a transfer path (Japanese Patent Laid-Open No. 55-9
Publication No. 0405).

しかしながら、かかるウェット酸素生成装置においては
、燃焼開始時には容器および移送路が１００℃以下にな
っているため、生成された水蒸気が結露し、この結露現
象により、酸化装置へのウェット酸素の供給量にばらつ
きが生じるため、膜厚分布が不均一になるという問題点
があることが、本発明により明らかにされた。However, in such a wet oxygen generator, since the temperature of the container and the transfer path is below 100°C at the start of combustion, the generated water vapor condenses, and this condensation phenomenon reduces the amount of wet oxygen supplied to the oxidizer. The present invention has revealed that there is a problem in that the film thickness distribution becomes non-uniform due to variations.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、ウェット酸素を安定して供給でき得る
ケエソト酸素供給技術を提供することにある。An object of the present invention is to provide oxygen supply technology that can stably supply wet oxygen.

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、次の通りである。A brief overview of typical inventions disclosed in this application is as follows.

すなわち、容器および移送路を燃焼前に予熱することに
より、容器および移送路における水蒸気の結露現象の発
生を低減し、安定してウェット酸素を供給でき得るもの
である。That is, by preheating the container and the transfer path before combustion, it is possible to reduce the occurrence of water vapor condensation in the container and the transfer path, and to stably supply wet oxygen.

〔実施例〕 第１図は本発明の一実施例であるウェット酸素供給装置
を使用した酸化装置を示す一部切断側面図、第２図はそ
のウェット酸素供給装置を示す縦断面図である。[Embodiment] FIG. 1 is a partially cutaway side view showing an oxidizing device using a wet oxygen supply device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the wet oxygen supply device.

本実施例において、この酸化装置は、石英ガラス等から
略円筒形状に形成されたプロセスチューブ１を備えてお
り、このプロセスチューブ１は外部に設けられたヒータ
２により加熱されるようになっている。プロセスチュー
ブ１の一端開口部には、被処理物としてのウェハ４をポ
ート形状の治具５に複数枚整列した状態で出し入れする
ための炉口３が形成されており、炉口３はドア６により
開閉されるようになっている。炉口３付近には排気ロア
が開設されており、この排気ロアによりプロセスチュー
ブ１の内部は排気されるようになっている。プロセスチ
ューブ１の他端には、処理ガス供給口８が開設されてお
り、供給口８にはウェット酸素供給装置９が接続されて
いる。In this embodiment, the oxidation apparatus includes a process tube 1 formed of quartz glass or the like into a substantially cylindrical shape, and the process tube 1 is heated by a heater 2 provided outside. . A furnace port 3 is formed at one end opening of the process tube 1 for loading and unloading a plurality of wafers 4 as processing objects in a lined state into a port-shaped jig 5.The furnace port 3 is connected to a door 6. It is opened and closed by An exhaust lower is provided near the furnace mouth 3, and the inside of the process tube 1 is exhausted by this exhaust lower. A processing gas supply port 8 is opened at the other end of the process tube 1, and a wet oxygen supply device 9 is connected to the supply port 8.

ウェット酸素供給装置９は容器１０を備えており、この
容器１０には水素供給路１１と酸素供給路１２がそれぞ
れ接続されている。この水素供給路１１には点火ヒータ
１３が挿入されており、このヒータ１３により水素は点
火されるようになっている。容器１０の胴部には送出口
１４が開設されており、この送出口１４は接続路１５を
介してプロセスチューブｌの供給口８に接続されている
。The wet oxygen supply device 9 includes a container 10, and a hydrogen supply path 11 and an oxygen supply path 12 are connected to the container 10, respectively. An ignition heater 13 is inserted into this hydrogen supply path 11, and hydrogen is ignited by this heater 13. A delivery port 14 is provided in the body of the container 10, and the delivery port 14 is connected to the supply port 8 of the process tube 1 via a connection path 15.

この送出口１４から供給口８までの経路はウェフト酸素
の移送路１６を実質的に構成するようになっている。The path from the delivery port 14 to the supply port 8 substantially constitutes a transfer path 16 for weft oxygen.

容器１０の外部には第１予熱室１７が容器を包囲するよ
うに二重管構造に形成されており、移送路１６の外部に
は第２予熱室１８が移送路を包囲するように設備されて
いる。第１予熱室１７には、加熱流体としてのドライエ
アを供給するための供給路１９が接続されており、第１
予熱室１７は第２予熱室１８に連絡路２０を介して接続
されている。第２予熱室１８には排出路２１が接続され
ており、これにより、両予熱室１７．１８にはドライエ
アが流通するようになっている。A first preheating chamber 17 is formed outside the container 10 and has a double pipe structure so as to surround the container, and a second preheating chamber 18 is installed outside the transfer path 16 so as to surround the transfer path. ing. A supply path 19 for supplying dry air as a heating fluid is connected to the first preheating chamber 17.
The preheating chamber 17 is connected to the second preheating chamber 18 via a communication path 20. A discharge passage 21 is connected to the second preheating chamber 18, so that dry air flows through both preheating chambers 17,18.

次に作用を説明する。Next, the effect will be explained.

予め、加熱したドライエアが供給路１９から第１予熱室
１７に供給され、第１予熱室１７、連絡路２０、第２予
熱室１８を流通し、容器１０および移送路１６を予熱す
る。この予熱温度が水蒸気の結露温度（１００℃）より
も高く、また安全のため水素の発火温度未満になるよう
に、ドライエアの温度は、例えば、２００〜４００℃程
度に設定するとよい。Preheated dry air is supplied from the supply path 19 to the first preheating chamber 17, flows through the first preheating chamber 17, the communication path 20, and the second preheating chamber 18, and preheats the container 10 and the transfer path 16. The temperature of the dry air is preferably set to about 200 to 400°C, for example, so that this preheating temperature is higher than the condensation temperature of water vapor (100°C) and lower than the ignition temperature of hydrogen for safety.

プロセスチューブ１内にウェハ４が治具５に整列された
状態で収容され、プロセスチューブ１内が排気された後
、ウェット酸素供給装置９における容器ｌＯ内に水素と
酸素とが供給され、水素はヒータ１３により点火される
。水素が燃焼を開始すると、水蒸気が生成されることに
なり、この生成水蒸気は燃焼で消費されるよりも余分に
供給さる酸素とともに、ウェット酸素となって送出口１
４から接続路１５、供給口８を経由してプロセスチュー
ブ１内に供給されて行く。The wafers 4 are housed in the process tube 1 in a state aligned with the jig 5, and after the process tube 1 is evacuated, hydrogen and oxygen are supplied to the container IO in the wet oxygen supply device 9. It is ignited by the heater 13. When hydrogen starts to burn, water vapor will be generated, and this generated water vapor, along with oxygen supplied in excess of that consumed by combustion, becomes wet oxygen and is sent to the outlet port 1.
4, is supplied into the process tube 1 via the connection path 15 and the supply port 8.

容器１０内で水蒸気が生成された時、容器１０が１００
℃以下になっていると、生成された水蒸気の一部は結露
してしまう。また、移送路１６内を水蒸気が移送される
時、移送路１６が１００℃以下になっていると、移送さ
れた一水蒸気の一部は結露してしまう。このように、供
給される水蒸気の一部が結露すると、プロセスチューブ
１内への水蒸気の供給量にばらつきが生じるため、プロ
セスチューブ１内における酸化処理に変動が生じ、その
結果、治具５上におけるウェハ４群間、およびウェハ４
の全面間の膜厚分布が不均一になったり、膜質が不均一
になったりするという問題が起こることになる。When water vapor is generated in the container 10, the container 10 becomes 100
If the temperature is below ℃, some of the generated water vapor will condense. Further, when the water vapor is transferred through the transfer path 16, if the temperature of the transfer path 16 is 100° C. or lower, a portion of the transferred water vapor will condense. As described above, when a portion of the supplied water vapor condenses, the amount of water vapor supplied into the process tube 1 varies, causing fluctuations in the oxidation process within the process tube 1, and as a result, the amount of water vapor supplied onto the jig 5 varies. between the four groups of wafers, and between the four groups of wafers
Problems arise in that the film thickness distribution over the entire surface of the film becomes non-uniform and the film quality becomes non-uniform.

しかし、前記構成にかかるウェット酸素供給装置９にお
いては、容器１０および移送路１６は結露温度よりも高
温に予熱されているので、生成および移送される水蒸気
が結露することは防止される。したがって、プロセスチ
ューブ１への水蒸気の供給量は所期の通り一定に制御さ
れ、プロセスチューブ１内における酸化処理が安定して
行われ、均一な膜厚、膜質が得られることになる。However, in the wet oxygen supply device 9 having the above configuration, the container 10 and the transfer path 16 are preheated to a temperature higher than the dew condensation temperature, so that the generated and transferred water vapor is prevented from condensing. Therefore, the amount of water vapor supplied to the process tube 1 is controlled to be constant as expected, and the oxidation treatment within the process tube 1 is stably performed, resulting in uniform film thickness and film quality.

燃焼が開始すると、容器１０および移送路１６は高温に
なるため、供給水蒸気が結露する危険は解消されること
になる。反対に、高温となったウェット酸素により、容
器１０および移送路１６が過熱される危険が発生される
。この状態においても、常温のドライエアを供給し続け
て第１予熱室１７、第２予熱室１８に流通させておくと
、ドライエアが高温のウェット酸素から熱を奪うように
作用することになってウェット酸素を冷却するため、ウ
ェット酸素、容器１０および移送路１６の過熱を抑制す
ることができる。Once combustion begins, the container 10 and the transfer channel 16 will be at a high temperature, so that the risk of condensation of the feed steam will be eliminated. Conversely, hot wet oxygen creates a risk of overheating the container 10 and the transfer channel 16. Even in this state, if dry air at room temperature is continued to be supplied and circulated through the first preheating chamber 17 and the second preheating chamber 18, the dry air will act to remove heat from the high temperature wet oxygen. Since the oxygen is cooled, overheating of the wet oxygen, container 10, and transfer path 16 can be suppressed.

万一、水素が容器１０の外部に°漏れた場合、容器１０
および移送路１６は第１予熱室１７および第２予熱室１
８を流通するドライエアにより加熱されるようになって
おり、しかも、そのドライエアの温度は水素の発火温度
未満であるため、漏洩した水素が燃焼を開始してしまう
ことはない。そして、漏洩した水素は適当な換気装置に
より直ちに除去されて行くため、水素の燃焼による火災
の発生を防止することができる。In the event that hydrogen leaks outside the container 10, the container 10
and the transfer path 16 is connected to the first preheating chamber 17 and the second preheating chamber 1.
Since the temperature of the dry air is lower than the ignition temperature of hydrogen, leaked hydrogen will not start burning. Since the leaked hydrogen is immediately removed by an appropriate ventilation system, it is possible to prevent a fire from occurring due to combustion of hydrogen.

〔効果〕〔effect〕

（１１ウェット酸素の生成容器および移送路を予熱する
ことにより、水蒸気の結露の発生を防止することができ
るため、水蒸気のばらつきの発生が回避でき、制御され
たウェット酸素を安定して供給することができる。(11 By preheating the wet oxygen generation container and the transfer path, it is possible to prevent the occurrence of water vapor condensation, thereby avoiding the occurrence of variations in water vapor and stably supplying controlled wet oxygen. I can do it.

（２）制御されたウェット酸素を供給することができた
め、酸化処理が安定して行われることになり、均一な膜
厚分布、膜質が得られる。(2) Since controlled wet oxygen can be supplied, oxidation treatment can be performed stably, resulting in uniform film thickness distribution and film quality.

（３）　予熱温度を結露温度よりも高く、水素の発火温
度未満とすることにより、水蒸気の結露の発生を防止す
ることができるとともに、漏洩した水素の不慮の燃焼を
防止することができる。(3) By setting the preheating temperature to be higher than the dew condensation temperature and lower than the ignition temperature of hydrogen, it is possible to prevent the occurrence of condensation of water vapor and also to prevent the accidental combustion of leaked hydrogen.

（４）容器および移送路を予熱室を流通する流体で予熱
することにより、燃焼開始後、容器および移送路を冷却
することができるため、ウェット酸素、その生成容器お
よび移送路の過熱を防止することができる。(4) By preheating the container and the transfer path with the fluid flowing through the preheating chamber, the container and the transfer path can be cooled after combustion has started, thereby preventing overheating of wet oxygen, its production container, and the transfer path. be able to.

（５）　予熱流体として、ドライエアを使用することに
より、予熱のランニングコストの増大を抑制することが
でき、場合によっては、工場廃熱の利用を推進すること
ができる。(5) By using dry air as the preheating fluid, it is possible to suppress an increase in running costs for preheating, and in some cases, it is possible to promote the use of factory waste heat.

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。Although the invention made by the present inventor has been specifically explained above based on Examples, it goes without saying that the present invention is not limited to the Examples and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. Nor.

例えば、容器および移送路を予熱する手段は、容器およ
び移送路を包囲する予熱室に加熱流体を流通させてなる
構成に限らず、容器および移送路の外部に設備したヒー
タにより予熱する構成等であってもよい。For example, the means for preheating the container and the transfer path is not limited to a structure in which heating fluid is passed through a preheating chamber surrounding the container and the transfer path, but may also be a structure in which preheating is performed by a heater installed outside the container and the transfer path. There may be.

〔利用分野〕[Application field]

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である酸化装置に適用した
場合について説明したが、それに限定されるものではな
く、拡散装置等にも適用することができる。In the above explanation, the invention made by the present inventor was mainly applied to an oxidizing device, which is the background field of application, but it is not limited to this, and the invention can also be applied to a diffusion device, etc. can.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は本発明の一実施例であるウェット酸素供給装置
を使用した酸化装置を示す一部切断側面図、 第２図はそのウェット酸素供給装置を示す縦断面図であ
る。 １・・・プロセスチューブ、２・・・ヒータ、３・・・
炉口、４・・・ウェハ、５・・・治具、６・・・ドア、
７・・・排気口、９・・・ウニ・ノド酸素供給装置、１
０・・・容器、１１・・・水素供給路、１２・・・酸素
供給路、１３・・・点火ヒータ、１４・・・謙出口、１
５・・・接続路、１６・・・ウェット酸素移送路、１７
・・・第１予熱室、１８・・・第２予熱室、１９・・・
ドライエア供給路、２０・・・連絡路。 第　１　図 第　２　図FIG. 1 is a partially cutaway side view showing an oxidizing device using a wet oxygen supply device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the wet oxygen supply device. 1... Process tube, 2... Heater, 3...
Furnace opening, 4... wafer, 5... jig, 6... door,
7... Exhaust port, 9... Sea urchin throat oxygen supply device, 1
0... Container, 11... Hydrogen supply path, 12... Oxygen supply path, 13... Ignition heater, 14... Lowering outlet, 1
5... Connection path, 16... Wet oxygen transfer path, 17
...First preheating chamber, 18...Second preheating chamber, 19...
Dry air supply path, 20...connection path. Figure 1 Figure 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １、　容器内に水素と酸素とを供給して水素を燃焼する
ことによりウェット酸素を生成し、このウェット酸素を
移送路を通じて容器の外部に供給するようにしたウェッ
ト酸素供給装置において、前記容器および移送路を燃焼
前に予熱する予熱手段が設けられていることを特徴とす
るウェット酸素供給装置。 ２、予熱温度が、結露温度よりも高く、水素の発火点温
度未満であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載のウェット酸素供給装置。 ３、予熱手段が、容器および移送路を包囲し、所定温度
の流体を流通される予熱室を備えていることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載のウェット酸素供給装置。 　。 ４、　流体が、ドライエアであることを特徴とする特許
請求の範囲第３項記載のウェット酸素供給装置。[Claims] 1. Wet oxygen supply in which hydrogen and oxygen are supplied into a container, hydrogen is burned to generate wet oxygen, and this wet oxygen is supplied to the outside of the container through a transfer path. A wet oxygen supply device, characterized in that the device is provided with preheating means for preheating the container and the transfer path before combustion. 2. The wet oxygen supply device according to claim 1, wherein the preheating temperature is higher than the dew condensation temperature and lower than the ignition point temperature of hydrogen. 3. The wet oxygen supply device according to claim 1, wherein the preheating means includes a preheating chamber that surrounds the container and the transfer path and is supplied with a fluid at a predetermined temperature. . 4. The wet oxygen supply device according to claim 3, wherein the fluid is dry air.