KR100304287B1 - Combustion apparatus and oxidation system having the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 반도체 웨이퍼 등의 피처리체의 산화 처리장치에 이용되는 연소장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a combustion apparatus used for an oxidation treatment apparatus for a target object such as a semiconductor wafer.
반도체 디바이스의 제조에서는, 반도체 웨이퍼의 표면에 산화막을 형성하는 산화 처리 공정이 있다. 이 산화 처리의 하나의 방법으로서, 산화 처리로 (爐) 내에서, 반도체 웨이퍼를 고온하에서 수증기와 접촉시켜서 그 표면에 산화막을 형성하는 방법이 있다.In the manufacture of a semiconductor device, there is an oxidation treatment step of forming an oxide film on the surface of a semiconductor wafer. As one method of this oxidation treatment, there is a method of forming an oxide film on the surface of the oxidation treatment furnace by bringing the semiconductor wafer into contact with water vapor at a high temperature.
이 수증기를 이용한 산화 처리 장치로서는, 예를 들면 일본국 특개소 56-62326호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 산화 처리로내에 수소가스와 산소가스를 직접 공급하여 이 산화 처리로내에서 연소시켜서 수증기를 발생시키는 방식이 알려져 있다.As the oxidation treatment apparatus using this steam, for example, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 56-62326, hydrogen gas and oxygen gas are directly supplied into the oxidation treatment furnace and burned in the oxidation treatment furnace to produce steam. The way of generating is known.
그러나, 이 산화 처리로내에서 수소가스와 산소가스의 연소 정도에 의하여 산화 처리로내의 온도가 크게 좌우된다.However, the temperature in the oxidation furnace largely depends on the degree of combustion of hydrogen gas and oxygen gas in the oxidation furnace.
이 때문에, 반도체 웨이퍼의 산화 처리온도를 충분하게 제어하는 것이 곤란하므로, 반도체 웨이퍼에 대한 산화 처리의 신뢰성 안전성 및 재현성(再現性)이 낮다.For this reason, since it is difficult to fully control the oxidation process temperature of a semiconductor wafer, the reliability, safety, and reproducibility of the oxidation process with respect to a semiconductor wafer are low.
한편, 예를 들면 일본국 특공소 63-60528호 공보나, 특개소 63-210501호 공보 등에 개시되어 있는 바와 같이, 산화 처리로의 외부에 수증기 발생장치로서의 외부 연소장치를 독립적으로 설치하고, 이 외부 연소장치에 수소가스와 산소가스를 공급하여 연소시킴으로써 수증기를 발생시키고, 이 수증기를 배관을 통하여 산화 처리로에 공급하는 방식이 알려져 있다.On the other hand, as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-60528, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-210501, etc., an external combustion device as a steam generator is independently provided outside the oxidation treatment furnace. Hydrogen gas and oxygen gas are supplied to and combusted to an external combustion device to generate water vapor, and a method of supplying this water vapor to an oxidation treatment furnace through a pipe is known.
이 외부 연소방식에 의하면, 산화 처리로에 있어서의 가열상태를, 수증기 발생장치로서의 외부 연소장치의 동작상태와 분리하여 제어하는 것이기 대문에, 산화 처리로의 반도체 웨이퍼에 대한 산화 처리가 높은 신뢰성과 안전성 및 재현성을 가지고 실시할 수 있게 된다.According to this external combustion method, since the heating state in the oxidation furnace is controlled separately from the operating state of the external combustion device as the steam generator, the oxidation treatment of the semiconductor wafer in the oxidation furnace is highly reliable and reliable. It can be performed with safety and reproducibility.
따라서, 이 외부 연소방식의 산화 처리 장치가 최근 각광을 받아오고 있다.Therefore, this external combustion type oxidation treatment apparatus has been in the spotlight recently.
그런데, 오늘날에는 산화 처리되는 반도체 웨이퍼의 직경이 6인치 또는 8인치로 커가고 있다. 이와 같은 큰 직경의 반도체 웨이퍼에 대하여 필요로 하는 산화 처리를 효율 좋게 하기 위해서는, 산화 처리로에 대량의 수증기를 공급하여야 한다. 이 때문에 수증기 발생장치로서의 외부 연소장치에서 다량의 수증기를 발생시킬 필요가 있게 되었다.By the way, the diameter of the semiconductor wafer to be oxidized is growing to 6 inches or 8 inches. In order to efficiently make the oxidation treatment required for such a large diameter semiconductor wafer, a large amount of water vapor must be supplied to the oxidation treatment furnace. For this reason, it is necessary to generate a large amount of steam in the external combustion apparatus as a steam generator.
그런데, 외부 연소장치에서 다량의 수증기를 발생시키기 위해서는, 그 연소장치내에 수소가스 및 산소가스를 다량으로 공급하여 연소시킬 필요가 있다. 그 결과, 연소용기내에서의 가스연소온도가 높게 되어 각종의 장애를 초래하고, 특히 수소가스의 공급량을 증가시키는 데는 제약이 있었다.However, in order to generate a large amount of water vapor in the external combustion device, it is necessary to supply a large amount of hydrogen gas and oxygen gas in the combustion device to combust it. As a result, the gas combustion temperature in the combustion vessel becomes high, which causes various obstacles, and in particular, there is a limitation in increasing the supply amount of hydrogen gas.
결국, 종래와 같이, 즉 제7도에 나타내는 바와 같이, 내외 이중관 구조로 된 수소가스 도입관(32)과 산소가스 도입관(33)의 서로 접근시킨 선단노즐(50′),(51′)에 의하여, 다량의 수소가스 및 산소가스를 자연착화온도로 가열하면서 분출하여 연소시킨다.As a result, as shown in the related art, that is, as shown in FIG. 7, the tip nozzles 50 'and 51' which are brought closer to each other between the hydrogen gas introduction pipe 32 and the oxygen gas introduction pipe 33 having internal and external double pipe structures. As a result, a large amount of hydrogen gas and oxygen gas are ejected and burned while heating to a natural ignition temperature.
이렇게 하면 그 중앙의 수소가스 분출노즐의 선단위치로부터 불꽃(화염)이 나와, 그 수소가스 분출노즐의 선단(32a)이 실투(失透) 온도(약 1200℃)를 넘어 가열되고 수소가스 분출노즐의 선단(32a)이 실투(투명한 석영이 하얗게 변색하여 부슬부슬하게 떨어지는 현상) 한다.In this way, a flame (flame) is emitted from the tip position of the hydrogen gas ejection nozzle in the center, and the tip 32a of the hydrogen gas ejection nozzle is heated beyond the devitrification temperature (about 1200 ° C) and the hydrogen gas ejection nozzle The tip 32a of the wall is devitrified (a phenomenon in which the transparent quartz discolors white and drops off).
이 실투는, 파티클 발생의 원인으로 되어 제품의 수율을 저하시키거나, 노즐현상·막힘 등을 초래한다.This devitrification causes particle generation, lowering the yield of the product, and causing nozzle development, clogging, and the like.
또, 불꽃이 버너형상으로 가늘고 길게 늘어나 연소용기내의 상벽에 미치고, 그곳을 이상한 고온도로 가열해 버리고 마는 등의 문제점이 있었다.In addition, there has been a problem that the flame is elongated in the burner shape and extends to the upper wall of the combustion vessel, and the place is heated at an unusually high temperature.
이와 잘은 점에서, 수소가스의 연소량을 증가시켜 수증기 발생량을 증대하고 싶기는 하지만, 너무 고온화로 되어 버리거나, 또 가스공급량에 제약이 있고, 연소용기 자체를 대용량의 대형의 것으로 하지 않으면 안되며, 장치의 코스트가 높거나 설치옹간의 증대를 초래하는 문제점이 있었다.In this regard, although it is desirable to increase the amount of steam generated by increasing the amount of combustion of hydrogen gas, it is too high temperature, there is a restriction in the amount of gas supply, and the combustion container itself must be large and large. There was a problem that the cost of high or caused an increase in the installation.
본 발명은 이와 같은 문제점을 감안하여 된 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 연소용기를 대형화하지 않아도 노즐선단의 실투나 연소용기내의 이상 가열 등의 문제점을 초래하는 일이 없이, 다량의 수소가스를 산화 처리로에 공급하여 연소시킬 수가 있고, 수증기의 발생의 증대가 도모되는 연소장치를 제공함에 있다.The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a large amount of hydrogen gas without causing problems such as devitrification at the tip of the nozzle and abnormal heating in the combustion vessel without the need for enlargement of the combustion vessel. The present invention provides a combustion apparatus which can be supplied to an oxidation treatment furnace and combusted to increase generation of water vapor.
제1(a)도는 연소용기내의 저부의 가스분출노즐의 평면도.Fig. 1 (a) is a plan view of the gas ejection nozzle at the bottom of the combustion vessel.
제1(b)도는 가스분출 노즐부의 종단 단면도.Fig. 1 (b) is a longitudinal sectional view of the gas ejection nozzle portion.
제2도는 제1(b)도에 나타낸 가스분출 노즐부의 N부의 확대 종단 단면도.FIG. 2 is an enlarged longitudinal cross-sectional view of the N portion of the gas ejection nozzle portion shown in FIG. 1 (b). FIG.
제3도는 본 발명의 실시예의 연소장치의 전체구성을 나타낸 종단 단면도.3 is a longitudinal sectional view showing the overall configuration of the combustion apparatus of the embodiment of the present invention.
제4도는 본 발명의 실시예의 연소장치와 종래의 연소장치의 연소용기 내의 상하 각 포인트에 있어서의 온도분포의 비교도.4 is a comparison diagram of the temperature distribution at each of the upper and lower points in the combustion vessel of the combustion apparatus of the embodiment of the present invention and the conventional combustion apparatus.
제5도는 본 발명의 연소장치를 수증기 발생장치로서 적용한 산화 처리 장치의 전체 개략 구성도.5 is an overall schematic configuration diagram of an oxidation treatment apparatus in which the combustion apparatus of the present invention is applied as a steam generator.
제6도는 본 발명의 연소장치의 다른 실시예의 종단 단면도.6 is a longitudinal sectional view of another embodiment of the combustion apparatus of the present invention.
제7도는 종래의 연소장치의 가스분출 노즐부의 종단 단면도.7 is a longitudinal cross-sectional view of a gas ejection nozzle portion of a conventional combustion apparatus.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 산화 처리로 2 : 외부 연소장치1: oxidation treatment furnace 2: external combustion device
10 : 보트 엘리베이터 11 : 반응관10 boat elevator 11: reaction tube
12 : 수증기 도입관 13 : 수증기 도입포트12: water vapor introduction pipe 13: water vapor introduction port
14 : 배기관14 exhaust pipe
14a,15a,84a,12a : 구(球) 형상 접속부14a, 15a, 84a, 12a: spherical connection part
15 : 배기용 접속관 16,85 : 클램프15 exhaust pipe 16,85 clamp
17 : 셔터 18 : 보온통17: shutter 18: thermos
19 : 웨이퍼 보트 20 : 히터19: wafer boat 20: heater
30 : 연소용기 31 : 가스도입관30: combustion vessel 31: gas introduction pipe
32a,33a : 접속구 33 : 산소가스 도입관32a, 33a: connection port 33: oxygen gas introduction pipe
35 : 전환밸브 36,40 : 유량제어기구35: switching valve 36, 40: flow control mechanism
37 : 수소가스원 39 : 질소가스원37: hydrogen gas source 39: nitrogen gas source
39,41 : 질소가스원 50,52a : 수소가스 분출노즐39,41: nitrogen gas source 50,52a: hydrogen gas ejection nozzle
51,51a : 산소가스 분출노즐 51b : 산소가스통로51, 51a: oxygen gas blowing nozzle 51b: oxygen gas passage
52 : 직경이 큰 오목부 52b : 수소가스통로52: large concave portion 52b: hydrogen gas passage
53 : 확산판 54 : 고리형상공간53 diffuser plate 54 annular space
60 : 가스가열용 히터 61 : 단열재60: gas heating heater 61: heat insulating material
71 : 내통 72 : 통형상 공간71: inner cylinder 72: cylindrical shape space
73 : 연통구 74 : 냉각기구73: communication port 74: cooling mechanism
81,82 : 내부 방열판 81a,82a : 관통구멍81,82: Internal heat sink 81a, 82a: Through hole
83 : 외부 방열판 84 : 수증기 송출관83: external heat sink 84: steam discharge pipe
90 : 가스도입헤드 F : 불꽃90: gas introduction head F: flame
F′: 종래의 불꽃 W : 반도체 웨이퍼F ′: conventional flame W: semiconductor wafer
본 발명의 연소장치는, 상기 목적을 달성하기 위하여, 내측의 수소가스 도입관(32)과, 상기 외측에 동심원적으로 설치된 산소가스 도입관(33)과, 수소가스 도입관 및 산소 가스 도입관을 통과하는 수소 가스 및 산소 가스를 가열하는 히터(60)와, 연소 용기(30)와, 상기 연소용기내에 수소가스를 공급하고자 하는 상기 수소 가스 도입관(32)의 선단에 설치된 수소 가스 분출 노즐(50)과, 연소 용기(30)내에 산소 가스를 공급하고자 하는 상기 산소 가스 도입관(33)의 선단에 설치된 산소 분출 노즐(51)을 구비하고, 상기 산소 가스 분출 노즐(51)의 선단이 상기 수소 가스 분출 노즐(50)의 선단부터 연소 용기(30)의 내부로 향해서 산소 가스 도입관(33)의 상하 방향으로 일정거리(h) 만큼 돌출하여, 산소 가스 분출 노즐(51)이 상기 수소 가스 분출 노즐(50)의 주위로 분산된 여러 개의 구멍으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the combustion apparatus of the present invention includes an inner hydrogen gas introduction tube 32, an oxygen gas introduction tube 33 provided concentrically on the outside, a hydrogen gas introduction tube and an oxygen gas introduction tube. A hydrogen gas jet nozzle provided at the tip of the heater 60 for heating the hydrogen gas and the oxygen gas passing through the gas, the combustion vessel 30, and the hydrogen gas introduction pipe 32 to supply hydrogen gas into the combustion vessel. 50 and an oxygen jet nozzle 51 provided at the tip of the oxygen gas introduction pipe 33 to supply oxygen gas into the combustion vessel 30, the tip of the oxygen gas jet nozzle 51 being From the tip of the hydrogen gas blowing nozzle 50 toward the inside of the combustion vessel 30, the oxygen gas blowing nozzle 51 protrudes by a predetermined distance h in the up and down direction of the oxygen gas introduction pipe 33. Dispersed around the gas ejection nozzle 50 It characterized by comprising a multiple holes.
상기 구성의 본 발명의 연소장치에 의하면, 산소가스 분출노즐의 분출구가, 중앙의 수소가스 분출노즐의 분출구의 선단으로부터 주위에 멀리 떨어져서 분산되고, 또 그 수소가스 분출노즐의 선단보다도 돌출하는 위치에 배치되어 있기 때문에, 산소가스가 산소가스 분출노즐로부터 수소가스의 주위의 넓은 범위로 확산하여 분출하도록 된다.According to the combustion apparatus of the present invention having the above-described configuration, the jet port of the oxygen gas jet nozzle is dispersed far away from the tip of the jet port of the central hydrogen gas jet nozzle and protrudes from the tip of the hydrogen gas jet nozzle. Since it is arrange | positioned, oxygen gas diffuses and ejects from the oxygen gas blowing nozzle to a wide range around hydrogen gas.
이것에 다량의 수증기를 발생시키기 때문에, 수소가스 및 산소가스의 공급량을 증가시켜도, 가스 착화시의 화염이 수소가스 분출노즐의 선단으로부터 나오지 않고 주위의 산소가스 분출노즐로부터 나오게 되어, 수소가스 분출노즐의 선단이 이상 가열되는 일이 없게 된다.Since a large amount of water vapor is generated therein, even if the supply amount of hydrogen gas and oxygen gas is increased, the flame at the time of gas ignition does not come out from the tip of the hydrogen gas ejection nozzle, but from the surrounding oxygen gas ejection nozzle, and the hydrogen gas ejection nozzle The tip of is not heated abnormally.
또, 이 화염이 종래의 화염보다 크고 짧은 형상으로 이루고, 연소용기내의 온도가 이상(異常)으로 높게 되지 않는다.Moreover, this flame is larger than the conventional flame and has a shorter shape, and the temperature in the combustion vessel does not become abnormally high.
이에 따라, 연소용기의 용적을 증가시키지 않아도 노즐선단의 실투에 의한 파티클 발생이나, 노즐형상의 변형, 막힘이나 연소용기내의 이상 가열 등의 문제점을 초래하는 일이 없고, 다량의 수소가스를 공급하여 연소시킬 수 있어 수증기 발생의 증대가 도모되는 것이다.Accordingly, even without increasing the volume of the combustion vessel, there is no problem of particle generation due to devitrification of the nozzle tip, deformation of the nozzle shape, clogging or abnormal heating in the combustion vessel, and a large amount of hydrogen gas is supplied. It can be burned, and the increase in the generation of steam can be achieved.
[실시예]EXAMPLE
이하, 본 발명의 연소장치의 일 실시예를 제1도 내지 제6도에 의하여 설명 한다.Hereinafter, an embodiment of the combustion apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6.
또, 여기에서는, 반도체 웨이퍼에 산화막을 형성하는 외부연소방식의 산화 처리장치에 있어서의 수증기 발생장치로서의 연소장치를 적용한 일 실시예를 설명한다.In addition, an embodiment in which a combustion apparatus as a steam generator in an external combustion type oxidation treatment apparatus for forming an oxide film on a semiconductor wafer is applied will be described here.
우선, 제5도는 외부연소방식의 산화 처리장치를 나타내는 개략 구성도이다. 이 산화 처리장치의 주요구성을 이루는 것으로, 산화 처리로(1)와 수증기 발생장치로서의 외부 연소장치(2)가 서로 배관에 의하여 접속하여 설치되어 있다.First, FIG. 5 is a schematic block diagram showing an oxidation treatment apparatus of an external combustion system. The oxidation treatment furnace 1 and the external combustion device 2 serving as a steam generator are connected to each other by piping.
이 산화 처리로(1)는, 종형로(縱形爐)이며, 석영으로 되고 그 하단이 개방한 세로로 긴 원통형상의 반응관(11)을 구비하고 있다. 이 반응관(11)의 일측부에 수증기 도입관(12)이 이것과 일체로 형성되며, 이 수증기 도입관(12)의 상단이 반응관(11)내 상부의 수증기 도입포트(13)에 뚫리어 있다.This oxidation treatment furnace 1 is a vertical furnace, and is provided with a vertically long cylindrical reaction tube 11 made of quartz and having its lower end opened. A steam inlet tube 12 is integrally formed with one side of the reaction tube 11, and an upper end of the steam inlet tube 12 is drilled through the steam inlet port 13 in the upper portion of the reaction tube 11. There is rear.
또, 반응관(11)의 타측부 하에는 배기관(14)이 이것과 일체로 설치되며, 이 배기관(14)의 선단에는 공장의 배기덕트에 통하는 배기용 접속관(15)이, 구(球) 형상 접속부(14a),(15a)를 통하여 클램프(16)에 의하여 체결함으로써 접속되어 있다.In addition, an exhaust pipe 14 is provided integrally with the exhaust pipe 14 under the other side of the reaction tube 11, and an exhaust connection pipe 15 for passing through the exhaust duct of the factory is provided at the front end of the exhaust pipe 14. (C) is connected by clamping (16) through the shape connecting portions (14a) and (15a).
또, 반응관(11)의 하단 개구부에는 셔터(17)가 개폐가 가능하게 설치되어 있다. 이 셔터(17)상에 보온통(18)을 통하여 웨이퍼 보트(19)가 지지되고, 이 웨이퍼 보트(19)에 다수개의 반도체 웨이퍼(W)가 각각 수평상태로 상하로 간격을 두고 단(段) 형상으로 지지된다.Moreover, the shutter 17 is provided in the lower end opening part of the reaction tube 11 so that opening and closing is possible. The wafer boat 19 is supported on the shutter 17 via the heat insulating tube 18, and the plurality of semiconductor wafers W are arranged on the wafer boat 19 at intervals vertically and horizontally, respectively. Supported in shape.
또, 이 웨이퍼 보트(19)는 상부의 보온통(16)과 함께 보트 엘리베이터(10)에 의하여 반응관(11)내에 똑바르게 하방으로부터 들어가거나 나오도록 설치되어 있다.In addition, the wafer boat 19 is provided so as to enter or exit straight from the bottom in the reaction tube 11 by the boat elevator 10 together with the upper insulating tube 16.
또, 반응관(11)의 주위에는 이 내부를 가열하는 히터(20)가 배열설치되며, 그 외에 바깥면에는 단열재(21)와 아우터 쉘(22)이 감겨져 있다.Moreover, the heater 20 which heats this inside is arrange | positioned around the reaction tube 11, and the heat insulating material 21 and the outer shell 22 are wound on the outer surface.
한편, 수증기 발생장치로서의 외부 연소장치(2)는, 제3도 및 제5도에 도시한 바와 같이, 종축에 설치된 연소용기(30)는 석영으로 되는 세로로 긴원통형 상의 것 이다.On the other hand, as shown in FIGS. 3 and 5, the external combustion device 2 as the steam generator is a vertically cylindrical cylinder in which the combustion vessel 30 provided on the longitudinal axis is made of quartz.
이 연소용기(30)의 하단 저부로부터 하방으로 일체로 뻗어 나오는 상태로 석영으로 되는 가스도입관(31)이 형성되어 있다. 이 가스도입관(31)은 제1도 및 제3도에 도시한 바와 같이, 안과 밖이 이중관 구조를 이루며, 중앙의 수소가스 도입관(32)과, 이 외주에 동심원적으로 배치하는 산소가스 도입관(33)을 일체로 가지고 있다.A gas introduction pipe 31 made of quartz is formed in a state of integrally extending downward from the bottom of the lower end of the combustion vessel 30. As shown in Figs. 1 and 3, the gas introduction pipe 31 has a double pipe structure inside and outside, and the central hydrogen gas introduction pipe 32 and the oxygen gas arranged concentrically on the outer circumference thereof. It has an inlet tube 33 integrally.
그 중앙의 수소가스 도입관(32)은, 바깥면에 있는 산소가스 도입관(33)의 하단보다 하방으로 돌출한 접속구(32a)를 가지며, 바깥면의 산소가스 도입관(33)은 하단보다 중간부분으로부터 일측 바깥방향으로 돌출한 접속구(33a)를 가지고 있다.The central hydrogen gas inlet tube 32 has a connection port 32a projecting downward from the lower end of the oxygen gas inlet tube 33 on the outer surface, and the oxygen gas inlet tube 33 on the outer surface is lower than the lower end. It has the connecting port 33a which protrudes to one side outward from the middle part.
그 수소가스 도입관(32)의 접속구(32a)에는 제5도에 도시한 바와 같이, 전환밸브(35)와 유량제어기구(36)를 통하여 수소가스원(37)이 배관접속되어 있다.The hydrogen gas source 37 is connected to the connection port 32a of the hydrogen gas introduction pipe 32 via the switching valve 35 and the flow control mechanism 36 as shown in FIG.
또, 이 전환밸브(35)로부터 나뉘어진 배관 및 유량제어기구(38)를 통하여 질소가스원(39)이 접속되어 있다.Moreover, the nitrogen gas source 39 is connected through the piping and the flow control mechanism 38 divided from the switching valve 35.
또, 산소가스 도입관(33)의 접속구(33a)에는 유량제어기구(40)를 통하여 산소가스원(41)이 접속되어 있다.Moreover, the oxygen gas source 41 is connected to the connection port 33a of the oxygen gas introduction pipe 33 via the flow control mechanism 40.
여기에서, 제1(a)도 및 제1(b)도에 나타낸 바와 같이, 내외 이중관 구조의 가스도입관(31)의 상단부, 즉 연소용기(30)의 하단 저부에 대한 이 가스도입관(31)의 밑부분에는, 각각 석영제의 수소가스 분출노즐(50)과 산소가스 분출노즐(51)이 일체로 설치되어 있다.Here, as shown in FIG. 1 (a) and FIG. 1 (b), this gas introduction pipe | tube to the upper end of the gas introduction pipe | tube 31 of internal and external double pipe structure, ie, the bottom bottom of the combustion container 30 ( At the bottom of 31), a quartz hydrogen gas ejection nozzle 50 and an oxygen gas ejection nozzle 51 are respectively provided integrally.
이 산소가스 분출노즐(51)은, 중앙에 설치된 수소가스 분출노즐(50)의 선단보다도 연소용기(30)의 안쪽으로 돌출하고(h부분 참조), 또 주위에 넓게 분산하도록 여러 개소에 뚫려 있는 구성이다.The oxygen gas ejection nozzle 51 is projected into the combustion vessel 30 from the tip of the hydrogen gas ejection nozzle 50 provided at the center (see section h), and is drilled in several places so as to be distributed widely around. Configuration.
다시 구체적으로 설명하면, 연소용기(30)의 하단 저부 중앙에 직경(M)이 40mm 정도로 깊이(H)가 10mm 정도의 직경이 큰 오목부(52)가 일체 형성되며, 이 오목부(52)의 저부에 동심원적으로 산소가스 도입관(33)의 상단이 연결설치되어 있다. 또, 그 오목부(52)의 상하방향의 대략 중간에 수평상태로 간막이벽과 같은 적당한 폭의 고리형상을 이루는 확산판(53) 일체로 형성되고, 이 확산판(53)의 안쪽 둘레에 수소가스 도입관(32)의 상단이 연결설치되어 있다.In detail, the concave portion 52 having a large diameter M having a depth H of about 10 mm and a diameter H of about 40 mm is integrally formed at the center of the lower end of the combustion vessel 30. The upper end of the oxygen gas introduction pipe 33 is connected to the bottom of the concentrically. In addition, the concave portion 52 is integrally formed with a diffuser plate 53 having an annular shape having an appropriate width, such as a partition wall, in a horizontal state approximately in the middle of the up and down direction, and is formed in the inner circumference of the diffuser plate 53. The upper end of the gas introduction pipe 32 is connected.
그리고, 그 수소가스 도입관(33)의 확산판(53)보다 작고, 아래방향으로 내려간 위치에 지름이 작게 형성된 O2가스 역류방지 겸용의 수소가스 분출노즐(50)이 일체로 형성되어 있다.And, it is that the diffusion plate (53) smaller, is formed smaller in diameter at a position down to the down O 2 hydrogen gas jet nozzle 50 of the gas non-return combination of a hydrogen gas supply pipe 33 is integrally formed.
또, 확산오목부(52)내의 확산판(53) 하측의 확대된 직경이 고리형상공간(54)과 산소가스 도입관(33)이 통하며, 그 공간(54)으로부터 산소가스가 연소용기(30)내로 확산하여 뿜어지도록 확산판(53)에 작은 직경의 산소가스 분출노즐(51)이 여러 개 간격을 두고 뚫려 있다.In addition, an enlarged diameter of the lower side of the diffusion plate 53 in the diffusion recess 52 passes through the annular space 54 and the oxygen gas introduction tube 33, from which the oxygen gas flows into the combustion vessel ( 30, a small diameter of the oxygen gas blowing nozzle 51 is drilled in the diffusion plate 53 at a plurality of intervals so as to be diffused into the spout.
결국, 확산판(53)의 바깥면 근처의 큰 직경의 원주상과 이것보다도 작은 내측의 원주상에 각각 4개씩 합계 8개의 산소가스 분출노즐(구멍)(51)이 바깥면 방향으로 등간격을 두고 형성되어 있다.As a result, a total of eight oxygen gas ejection nozzles (holes) 51 are arranged at equal intervals in the outer surface direction, each of four on the larger diameter cylinder and the smaller inner cylinder near the outer surface of the diffusion plate 53. It is formed.
그 외측 4개의 산소가스 분출노즐(구멍)(51)과 내측 4개의 산소가스 분출노즐(구멍)(51)은 바깥면 둘레방향으로 45°씩 위상이 어긋나게 배치되어 있다.The outer four oxygen gas ejection nozzles (holes) 51 and the inner four oxygen gas ejection nozzles (holes) 51 are arranged out of phase by 45 degrees in the outer circumferential direction.
또, 이중관 구조를 이루는 가스도입관(31)의 주위에는 가스가열용 히터(60)가 배설되어 있다. 이 가스가열용 히터(60)에 의하여 수소가스 도입관(32)과 산소가스 도입관(33)내에 도통되는 수소가스 및 산소가스가 자연착화온도 이상으로 가열된다.In addition, a gas heating heater 60 is disposed around the gas introduction pipe 31 constituting the double pipe structure. The gas heating heater 60 heats the hydrogen gas and the oxygen gas conducted in the hydrogen gas introduction pipe 32 and the oxygen gas introduction pipe 33 above the natural ignition temperature.
이 가열된 수소가스 및 산소가스가 수소가스 분출노즐(50)과 산소가스 분출노즐(51)로부터 연소용기(30)내에 분출하여 혼합하는 것으로 불꽃(제3도 참조)을 만들어서 연소하도록 되어 있다.The heated hydrogen gas and oxygen gas are ejected from the hydrogen gas ejection nozzle 50 and the oxygen gas ejection nozzle 51 into the combustion vessel 30 and mixed to create a flame (see FIG. 3) to combust.
그 가스가열용 히터(60)와 연소용기(30)의 저부와의 사이에는 단열재(61)가 설치되어 있다. 또 제3도에 나타내는 바와 같이, 상기 연소용기(30)의 주위에는, 예를 들면 수냉자케트로 이루어진 냉각기구(74)가 배설되어 있다.A heat insulating material 61 is provided between the gas heating heater 60 and the bottom of the combustion vessel 30. As shown in FIG. 3, a cooling mechanism 74 made of, for example, a water-cooling jacket is disposed around the combustion container 30. As shown in FIG.
또, 연소용기(30)의 상단부에는 석영에 의하여 이 연소용기(30)와 일체로 수증기 송출관(84)이 돌출성형되며, 이 수증기 송출관(84)이 산화 처리로(1)의 수증기 도입관(12)의 하단에, 제5도에 도시한 바와 같이, 구형상 접속부(84a),(12a)를 통하여 클램프(85)에 의하여 체결하는 것으로 접속되어 있다.In addition, a water vapor delivery pipe 84 is protruded integrally with the combustion container 30 by quartz at the upper end of the combustion container 30, and the water vapor delivery pipe 84 introduces water vapor of the oxidation treatment furnace 1. As shown in FIG. 5, the lower end of the pipe 12 is connected by fastening with the clamp 85 via the spherical connecting parts 84a and 12a.
이와 같은 구성의 본 발명의 산화 처리장치의 작용을 설명한다. 우선, 질소가스에 의하여 초기 퍼지를 행한다. 즉, 제5도에 도시한 바와 같이, 전환밸브(35)를 전환하여 질소가스원(39)으로부터 질소가스를 유량제어기구(38)에 의하여 제어하면서, 수소가스 도입관(32)을 이용하여 연소용기(30), 수증기 송출관(84), 수소가스 도입관(12)내를 통하여 산화 처리로(1)의 반응관(11)내에 도입한다. 이것으로 연소용기(30)내나 산화 처리로(1)의 반응관(11)내나 그들의 배관경로내 전영역을 질소가스에 의하여 퍼지하여 전환한다.The operation of the oxidation treatment apparatus of the present invention having such a configuration will be described. First, an initial purge is performed by nitrogen gas. That is, as shown in FIG. 5, while switching the switching valve 35 and controlling nitrogen gas from the nitrogen gas source 39 by the flow control mechanism 38, the hydrogen gas introduction pipe 32 is used. It introduce | transduces into the reaction tube 11 of the oxidation furnace 1 through the combustion container 30, the water vapor sending pipe 84, and the hydrogen gas introduction pipe 12. This purges and converts the entire region within the combustion vessel 30, the reaction tube 11 of the oxidation treatment furnace 1, or all of their piping paths with nitrogen gas.
또, 이 질소가스의 치환은 반응관(11)내의 가스를 배기관(14) 및 접속관(15)을 통하여 공장배기덕트로 배기하면서 한다.The nitrogen gas is replaced by exhausting the gas in the reaction tube 11 through the exhaust pipe 14 and the connection pipe 15 to the factory exhaust duct.
그리고 경로 전영역을 질소가스에 의하여 치찬하면 반응관(11) 하단의 셔터(17)가 열리고, 다수 매의 반도체 웨이퍼(W)를 지지한 웨이퍼 보트(19)를 보온통(18)과 함께 보트 엘리베이터(10)에 밀어 올려서 반응관(11)내에 장입한다. 이것에 의하여 산화 처리를 하고자 하는 반도체 웨이퍼 (W)가 반응관(11)내의 소정의 위치에 장입되어 유지된다.When the entire path area is filled with nitrogen gas, the shutter 17 at the lower end of the reaction tube 11 is opened, and the boat boat 19 supporting the plurality of semiconductor wafers W is held together with the insulating tank 18. It is pushed up to (10) and charged in the reaction tube (11). Thereby, the semiconductor wafer W to be oxidized is charged and held at a predetermined position in the reaction tube 11.
이 상태에서 질소가스의 도입을 정지하고 산소가스원(41)으로부터 산소 가스를 유량제어기구(40)에 의하여 제어하면서 산소가스 도입관(33)에 공급하여 전술한 바와 같은 경로를 따라 반응관(11)내에 도입한다.In this state, the introduction of the nitrogen gas is stopped and the oxygen gas is supplied from the oxygen gas source 41 to the oxygen gas introduction pipe 33 while being controlled by the flow rate control mechanism 40 to supply the reaction gas along the path as described above ( 11) Introduced.
이것에 의하여 연소용기(30)내나 산화 처리로(1)의 반응관(11)내나 그들의 배관경로내 전영역을 질소가스로 치환한다.As a result, nitrogen gas is replaced in the combustion vessel 30, in the reaction tube 11 of the oxidation treatment furnace 1, or in the entire piping path thereof.
이 산화가스 공급상태에서, 가스가열용 히터(74)를, 예를 들면 850℃ 정도의 가열상태로 유지하고, 전환밸브(35)를 전환하여 수소가스원(37)으로부터 수소가스를 유량제어기구(36)에 의하여 제어하면서 수소가스 도입관(32)에 공급한다.In the oxidizing gas supply state, the gas heating heater 74 is maintained at a heating state of, for example, about 850 ° C., and the switching valve 35 is switched to flow hydrogen gas from the hydrogen gas source 37. It supplies to the hydrogen gas introduction pipe 32, controlling by 36.
그 수소가스와 산소가스는 각각 소정의 유량, 예를 들면 매분 3리터 정도의 유량으로 공급한다.The hydrogen gas and the oxygen gas are respectively supplied at a predetermined flow rate, for example, about 3 liters per minute.
이들 수소가스와 산소가스가 가스도입관(31)내를 흘러서 가스가열용 히터(60)에 의하여 가열된다.These hydrogen gas and oxygen gas flow in the gas introduction pipe 31 and are heated by the gas heating heater 60.
그리고, 제1도 및 제3도에 나타낸 바와 같이, 가열된 수소가스와 산소가스가 중앙의 수소가스 분출노즐(50)과 이 주위의 산소가스 분출노즐(51)에 의하여 연소용기(30)내로 분출되어 혼합하면서 자연 착화하고, 불꽃(F)을 만들어서 연소한다. 이것에 의하여 수증기가 발생한다.1 and 3, the heated hydrogen gas and oxygen gas are introduced into the combustion vessel 30 by the central hydrogen gas ejection nozzle 50 and the surrounding oxygen gas ejection nozzle 51. They spontaneously ignite while being ejected and mixed, and make a flame (F) to burn. This produces water vapor.
이때, 산소가스 분출노즐(51)이 중앙의 수소가스 분출노즐(50)의 선단으로부터 주위로 멀리 떨어져서 분산하고, 또 그 수소가스 분출노즐(50)의 선단보다도 돌출하는 위치에 배치되어 있기 때문에, 산소가스가 산소가스 분출노즐(51)로부터 수소가스 주위의 넓은 범위로 확산하여 분출하게 된다.At this time, since the oxygen gas blowing nozzle 51 is disposed far away from the front end of the central hydrogen gas blowing nozzle 50 and protrudes more than the front end of the hydrogen gas blowing nozzle 50, Oxygen gas diffuses from the oxygen gas blowing nozzle 51 to a wide range around the hydrogen gas.
이것으로 다량의 수증기를 발생시키기 때문에, 수소가스 및 산소가스의 공급량을 증가하여도 가스 착화시의 불꽃(F)이 수소가스 분출노즐(50)의 선단으로 나오지 않고, 주위의 산소가스 분출노즐(51)로부터 나오게 되어 수소가스 분출노즐(50)의 선단이 이상 가열되는 일이 없게 된다.Since a large amount of steam is generated by this, even if the supply amount of hydrogen gas and oxygen gas is increased, the flame F at the time of gas ignition does not come out of the tip of the hydrogen gas ejection nozzle 50, but the surrounding oxygen gas ejection nozzle ( 51, the tip of the hydrogen gas blowing nozzle 50 is no longer heated abnormally.
또, 불꽃(F)이 제3도에 가상선으로 도시한 바와 같이, 종래의 불꽃(F′)과 같이 높게 늘어나는 일이 없고, 반경방향으로 확대한 굵고 짧은 형상으로 된다.Moreover, as shown by the phantom line in FIG. 3, the flame F does not increase as high as the conventional flame F ', and becomes thick and short in the radial direction.
그 결과, 그 불꽃(F)이 연소용기(30)의 꼭대기부에 직접 접촉하는 것을 회피할 수 있음과 동시에, 연소용기(30)내의 온도가 이상상승하지 않게 된다.As a result, the flame F can be avoided from directly contacting the top of the combustion vessel 30, and the temperature in the combustion vessel 30 does not rise abnormally.
제4도에 본 발명의 실시예 장치의 연소용기(30)의 상하 각 포지숀 A∼D(제3도 참조)에 있어서의 온도분포를 종래 장치와 비교하여 나타낸다. 이 그래프에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 장치에서는 연소용기(30)내의 온도분포가 약 500℃ 이하로 되고, 특히 연소용기(30) 내통(71)내의 상단부의 포지숀 B에서도, 약 530℃ 정도로 승온하는 정도이고, 종래 장치와 같이, 700℃를 넘는 일이 없게 된다.4 shows the temperature distribution in each of the upper and lower positions A to D (see FIG. 3) of the combustion vessel 30 of the apparatus of the embodiment of the present invention in comparison with the conventional apparatus. As can be seen from this graph, in the apparatus of the present invention, the temperature distribution in the combustion vessel 30 is about 500 ° C. or less, and in particular, even in the position B of the upper end portion of the inner cylinder 71 of the combustion vessel 30, it is about 530. It is about temperature rising about degreeC, and does not exceed 700 degreeC like a conventional apparatus.
이에 따라, 연소용기(30)내의 내용적, 특히 높이를 증가시키지 않아도, 또 외부 연소장치(2) 전체를 대형화하지 않아도, 수소가스 분출노즐(50) 선단의 실투에 의한 파티클 발생이나 노즐형상의 변형 및 막힘이나 연소용기(30)내의 이상 가열 등의 문제점을 초래하는 일이 없고, 다량의 수소가스를 공급하여 연소시킬 수 있으며 수증기 발생의 증대가 도모된다.Accordingly, particle generation or nozzle shape due to devitrification of the tip of the hydrogen gas jet nozzle 50 is not required without increasing the internal volume, particularly the height in the combustion vessel 30, or increasing the size of the entire external combustion device 2. It does not cause problems such as deformation and clogging or abnormal heating in the combustion vessel 30, and can be burned by supplying a large amount of hydrogen gas, thereby increasing the generation of water vapor.
또, 연소용기(30)내에 공급된 수소가스와 산소가스는, 화학양론(化學兩論)에 따라서 약 2 : 1의 비율로 연소한다.The hydrogen gas and the oxygen gas supplied into the combustion vessel 30 are burned at a ratio of about 2: 1 depending on the stoichiometry.
따라서, 산소가스는 약간 과잉공급으로 되지만, 이 과잉의 산소가스는 수소의 캐리어 가스로서 작용함과 동시에, 산화 처리로(1) 내에서의 산화 처리에 기여하는 것으로 된다. 이때 수소가스는 과잉으로 공급하면 폭발의 위험이 있기 때문에 이것을 피한다. 또, 그 수소가스 및 산소가스의 공급량은 목적으로 하는 산화 처리의 정도에 따라 적절하게 선정되며 그 공급량은 유량제어기구(36),(40)에 의하여 제어된다.Therefore, the oxygen gas is slightly oversupplied, but this excess oxygen gas acts as a carrier gas of hydrogen and contributes to the oxidation treatment in the oxidation furnace 1. At this time, avoid excessive hydrogen gas because there is a risk of explosion. In addition, the supply amount of the hydrogen gas and the oxygen gas is appropriately selected according to the degree of the desired oxidation treatment, and the supply amount is controlled by the flow control mechanisms 36 and 40.
이리하여 연소용기(30) 내에서 수소가스 및 산소가스의 연소에 의하여 발생한 대량의 수증기는, 이 연소용기(30)내를 상승하면서 주위에 배치된 냉각기구(74)에 의하여 적당하게 냉각되고, 상단의 수증기 송출관(84)으로부터 수증기 도입관(12)을 통하여 산화 처리로(1)의 반응관(11)내에 공급된다.Thus, a large amount of water vapor generated by the combustion of hydrogen gas and oxygen gas in the combustion vessel 30 is appropriately cooled by the cooling mechanism 74 disposed around while raising the inside of the combustion vessel 30, It is supplied into the reaction tube 11 of the oxidation furnace 1 through the steam introduction tube 12 from the upper steam discharge tube 84 of the upper end.
그 산화 처리로(1)의 반응관(11)내에 공급된 다량의 수증기가 상단의 수증기 도입포트(13)로부터 흘러내리는 한편, 그 반응관(11)내의 웨이퍼 보트(19)에 지지된 반도체 웨이퍼(W)가 히터(20)에 의하여 소정온도, 예를 들면 900℃ 정도 이상의 고온으로 유지되어 있다. 그 결과, 반도체 웨이퍼(W)에 대하여 원하는 산화 처리가 이루어진다.The semiconductor wafer supported by the wafer boat 19 in the reaction tube 11 while a large amount of water vapor supplied into the reaction tube 11 of the oxidation furnace 1 flows down from the upper steam introduction port 13. (W) is maintained by the heater 20 at a predetermined temperature, for example, a high temperature of about 900 ° C or more. As a result, a desired oxidation treatment is performed on the semiconductor wafer W. As shown in FIG.
또, 반응관(11)내 하부에 흘러내린 수증기는 배기관(14)으로부터 배기용 접속관(15)을 통하여 공장배기덕트로 배출된다.In addition, water vapor flowing down in the reaction tube 11 is discharged from the exhaust pipe 14 to the factory exhaust duct through the exhaust connection pipe 15.
이와 같이 하여 산화 처리로(1)내의 반도체 웨이퍼(W)에 산화 처리를 한 후에는, 수소가스원(37)으로부터의 수소가스공급이 정지되고, 산소가스만의 도입이 계속된다. 이것에 외부 연소장치(2), 배관 및 산화 처리로(1)내 전영역이 산소가스에 의하여 치환된다.After the oxidation treatment is performed on the semiconductor wafer W in the oxidation furnace 1 in this manner, the supply of hydrogen gas from the hydrogen gas source 37 is stopped, and the introduction of only oxygen gas is continued. The entire area in the external combustion device 2, the piping and the oxidation furnace 1 is replaced by oxygen gas.
그후, 산소가스공급을 정지하고, 그 대신에 전술한 바와 같이, 전환밸브(35)를 전환하여 질소가스원(39)에 의하여 질소가스를 공급하여 외부 연소장치(2), 배관 및 산화 처리로(1)내 전영역을 질소가스로 치환한다.Then, the oxygen gas supply is stopped, and instead, as described above, the switching valve 35 is switched to supply nitrogen gas by the nitrogen gas source 39 to supply the external combustion device 2, the piping and the oxidation treatment furnace. (1) The whole area is replaced with nitrogen gas.
이 상태에서, 처리완료된 반도체 웨이퍼(W)를 웨이퍼 보트(19) 및 보온통(18)과 함께 보트 엘리베이터에 의하여 하강시켜서 산화 처리로(1) 내로부터 아래쪽으로 꺼내고 다음의 반도체 웨이퍼의 산화 처리가 준비된다.In this state, the processed semiconductor wafer W is lowered by the boat elevator together with the wafer boat 19 and the thermostat 18 to be taken out downward from the oxidation furnace 1 and the oxidation process of the next semiconductor wafer is ready. do.
제5도는, 본 발명의 외부 연소장치(2)의 다른 실시예를 나타내는 종단단면도이다.5 is a longitudinal sectional view showing another embodiment of the external combustion apparatus 2 of the present invention.
이 실시예에서는 전술한 바와 같이, 수소가스 분출노즐(50)과 산소가스 분출노즐(51)을 가지는 연소용기(30)내에, 연소공간(70)을 구획하는 석영제의 내통(71)이 동심원적으로 설치되어 있다.In this embodiment, as described above, in the combustion vessel 30 having the hydrogen gas ejection nozzle 50 and the oxygen gas ejection nozzle 51, a quartz inner cylinder 71 partitioning the combustion space 70 is concentric. Is installed.
이 내통(71)은, 상단을 폐쇄한 원통 캡형상이며 그 개방하단은 연소용기(30) 내저면에 연결되어 설치되어 있다.The inner cylinder 71 has a cylindrical cap shape with an upper end closed, and the lower end of the inner cylinder 71 is connected to an inner bottom surface of the combustion vessel 30.
이 내통(71)의 외주면과 연소용기(30)내의 내주면사이에 통형상 공간(72)이 구성되어 있다.The cylindrical space 72 is comprised between the outer peripheral surface of this inner cylinder 71 and the inner peripheral surface in the combustion container 30. As shown in FIG.
이 통형상 공간(72)과 연소공간(70)을 통하게 하는 연통구(73)가 내통(71)의 둘레벽 하단부에 여러 개 둘레방향으로 간격을 두고 형성되어 있다.The communication port 73 through which the cylindrical space 72 and the combustion space 70 pass is formed in the circumferential direction with several intervals in the lower end part of the peripheral wall 71 of the inner cylinder 71.
이렇게 구성한 연소용기(30)의 주위에 전술한 실시예와 같은 냉각기구(74)가 배설되어 있다.The cooling mechanism 74 similar to the above-described embodiment is disposed around the combustion vessel 30 configured as described above.
또, 연소용기(30)의 상단부에는 수증기 송출부(80)가 석영에 의하여 이 연소용기(30)와 일체로 형성되어 있다.At the upper end of the combustion vessel 30, a steam sending section 80 is formed integrally with the combustion vessel 30 by quartz.
이 수증기 송출부(80)는 연소용기(30)보다도 작은 직경의 통형 캡형상을 이루고 있다.This water vapor sending part 80 has a cylindrical cap shape having a diameter smaller than that of the combustion container 30.
이 수증기 송출부(80)는, 수증기를 지그재그로 하여 냉각하면서 상승시키도록 내부에 상하로 간격을 두고 2장의 석영제의 내부 방열판(81),(82)이 수평으로 일체 성형되어 있다.This steam sending part 80 is integrally molded in two horizontal heat sinks 81 and 82 made of quartz at intervals vertically and internally so as to rise while cooling the steam in a zigzag.
또, 이 상하의 내부 방열판(81),(82)에 관통구멍(81a),(82a)이 서로 좌우로 위치가 어긋나도록 형성되어 있다.In addition, the through holes 81a and 82a are formed in the upper and lower internal heat sinks 81 and 82 so that their positions are shifted from side to side.
또, 그 수증기 송출부(80)의 외주에, 2장의 석영제의 외부 방열판(83)이 서로 상하로 떨어져서 각각 턱형상으로 돌출하는 상태로 일체로 성형되어 있다.Moreover, two quartz external heat sinks 83 are formed integrally with the outer periphery of the water vapor sending part 80 in the state which protrudes in jaw shape, respectively, falling up and down mutually.
그리고, 이 수증기 송출부(80)의 상단부에 수증기 송출관(84)이 돌설되어 제5도에 나타낸 바와 같이, 산화 처리로(1)의 수증기 도입관(12)의 하단과 접속되도록 되어 있다.Then, the steam delivery pipe 84 protrudes from the upper end of the water vapor sending part 80 and is connected to the lower end of the steam inlet pipe 12 of the oxidation furnace 1 as shown in FIG.
이 제6도에 나타낸 구성의 외부 연소장치(2)에 의하면, 가열된 수소가스와 산소가스가, 전술의 실시예와 같이, 중앙의 수소가스 분출노즐(50)과 이 주위의 산소가스 분출노즐(51)에 의하여 연소용기(30)내의 내통(71)의 연소공간(70)에 분출되어 혼합하면서 자연착화하고, 불꽃(F)을 만들어 연소한다. 이것에 의하여 수증기가 발생한다.According to the external combustion apparatus 2 of the structure shown in FIG. 6, heated hydrogen gas and oxygen gas are the same as the above-mentioned embodiment, the central hydrogen gas blowing nozzle 50 and the surrounding oxygen gas blowing nozzle By the 51, it is spun into the combustion space 70 of the inner cylinder 71 in the combustion container 30, spontaneously ignites, mixes, and produces | generates a flame F and combusts. This produces water vapor.
이때, 불꽃(F)은 전술한 실시예에서 설명한 바와 같이, 다량의 수증기를 발생시키기 위하여, 수소가스 및 산소가스의 공급량을 증대하여도, 가스 착화시의 불꽃(F)이 수소가스 분출노즐(50)의 선단에서 나오지 않고 주위의 산소가스 분출노즐(51)로부터 나오게 된다.At this time, the flame F, as described in the above-described embodiment, even if the supply amount of hydrogen gas and oxygen gas is increased in order to generate a large amount of water vapor, the flame F at the time of gas ignition causes the hydrogen gas ejection nozzle ( It does not come out of the tip of 50) but it comes out from the surrounding oxygen gas blowing nozzle 51. FIG.
이에 따라 수소가스 분출노즐(50)의 선단이 이상 가열되지 않는다.As a result, the tip of the hydrogen gas blowing nozzle 50 is not abnormally heated.
또, 불꽃(F)이 위쪽으로 높게 늘어나지 않고 반경방향으로 굵고 짧은 형상으로 되어, 그 불꽃(F)이 연소용기(30) 내통(71)에 직접 접촉하는 것을 회피할 수 있음과 동시에 연소용기(30)내의 온도가 이상상승하지 않게 된다.In addition, the flame F does not increase high upward and becomes thick and short in the radial direction, and the flame F can be prevented from directly contacting the inner cylinder 71 of the combustion vessel 30, and at the same time, the combustion vessel ( The temperature inside 30) does not rise abnormally.
이리하여 연소용기(30)의 내통(71)내의 연소공간(70)에서 수소가스와 산소가스의 연소를 의하여 발생하는 대량의 수증기는, 이 내통(71) 하단의 연통구(73)를 통하여 통형상 공간(72)에 흘러서 상승한다.Thus, a large amount of water vapor generated by the combustion of hydrogen gas and oxygen gas in the combustion space 70 in the inner cylinder 71 of the combustion vessel 30 passes through the communication port 73 at the lower end of the inner cylinder 71. It flows up in the shape space 72 and rises.
이때, 연소용기(30)의 주위에 배치된 냉각기구(74)에 의하여 고온의 수증기가 효율 좋게 적당하게 냉각된다.At this time, the high temperature water vapor is efficiently cooled appropriately by the cooling mechanism 74 arranged around the combustion container 30.
또, 발생한 수증기는 통형상 공간(72) 내로부터 상단의 수증기 송출부(80)내의 상하의 내부 방열판(81), (82)의 관통구멍(81a), (82a)을 통하여 지그재그로 상승한다. 그때, 내부 방열판(81), (82) 및 외부 방열판(83)에 의하여 열교환되어 다시 효율 좋게 냉각된다.In addition, the generated water vapor rises zigzag from the inside of the cylindrical space 72 through the through holes 81a and 82a of the upper and lower internal heat sinks 81 and 82 in the upper end of the steam discharge part 80. At that time, heat is exchanged by the internal heat sinks 81, 82, and the external heat sinks 83, and the heat is efficiently cooled again.
이리하여 냉각된 수증기는 상단의 수증기 송출관(84)으로부터 전술한 바와 같이, 수증기 도입관(12)을 통하여 산화 처리로(1)의 반응관(11)내에 공급되도록 된다.Thus, the cooled water vapor is supplied from the steam discharge pipe 84 at the upper end to the reaction tube 11 of the oxidation furnace 1 through the water vapor introduction pipe 12.
상기 구성의 본 발명의 연소장치에 의하면, 산소가스 분출노즐의 분출구가, 중앙의 수소가스 분출노즐의 분출구의 선단으로부터 주위에 멀리 떨어져서 분산되고 또 그 수소가스 분출노즐의 선단보다도 돌출하는 위치에 배치되어 있기 때문에, 산소가스가 산소가스 분출노즐로부터 수소가스의 주위의 넓은 범위로 확산하여 분출하도록 된다.According to the combustion apparatus of the present invention having the above-described configuration, the ejection port of the oxygen gas ejection nozzle is disposed at a position that is dispersed far away from the front end of the ejection port of the central hydrogen gas ejection nozzle and protrudes from the front end of the hydrogen gas ejection nozzle. As a result, oxygen gas diffuses from the oxygen gas blowing nozzle to a wide range around the hydrogen gas.
이것에 다량의 수증기를 발생시키기 때문에, 수소가스 및 산소가스의 공급량을 증가시켜도, 가스 착화시의 화염이 수소가스 분출노즐의 선단으로부터 나오지 않고 주위의 산소가스 분출노즐로부터 나오게 되어, 수소가스 분출노즐의 선단이 이상 가열되는 일이 없게 된다.Since a large amount of water vapor is generated therein, even if the supply amount of hydrogen gas and oxygen gas is increased, the flame at the time of gas ignition does not come out from the tip of the hydrogen gas ejection nozzle, but from the surrounding oxygen gas ejection nozzle, and the hydrogen gas ejection nozzle The tip of is not heated abnormally.
또, 이 화염이 종래의 화염보다 크고 짧은 형상으로 이루고, 연소용기내의 온도가 이상(異常)으로 높게 되지 않는다.Moreover, this flame is larger than the conventional flame and has a shorter shape, and the temperature in the combustion vessel does not become abnormally high.
이에 따라, 연소용기의 용적을 증가시키지 않아도 노즐선단의 실투에 의한 파티클 발생이나, 노즐형상의 변형, 막힘이나 연소용기내의 이상 가열 등의 문제점을 초래하는 일이 없고, 다량의 수소가스를 공급하여 연소시킬 수 있어 수증기 발생의 증대가 도모되는 것이다.Accordingly, even without increasing the volume of the combustion vessel, there is no problem of particle generation due to devitrification of the nozzle tip, deformation of the nozzle shape, clogging or abnormal heating in the combustion vessel, and a large amount of hydrogen gas is supplied. It can be burned, and the increase in the generation of steam can be achieved.
또, 본 발명의 연소처리장치는, 상기 실시예만에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 종형 산화 처리로(1)에 수증기를 공급하는 외부 연소장치로서 적용하였으나, 그 산화 처리로는 횡형이어도 좋다. 또 반도체 웨이퍼 이외의 각종의 피처리체의 산화막 형성이나 기타 처리장치에 적용하여도 좋다.Incidentally, the combustion treatment apparatus of the present invention is not limited to only the above embodiment, but is applied as, for example, an external combustion apparatus supplying water vapor to the vertical oxidation treatment furnace 1, but the oxidation treatment furnace may be a horizontal type. . Moreover, you may apply to oxide film formation and other processing apparatuses of various to-be-processed objects other than a semiconductor wafer.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105470168A (en) * | 2015-11-20 | 2016-04-06 | 中国电子科技集团公司第四十八研究所 | Hydrogen-oxygen synthesis apparatus and system for high-temperature oxidation furnace |
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| JPS5740937A (en) * | 1980-08-22 | 1982-03-06 | Nec Home Electronics Ltd | Manufacture of semiconductor device |
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- 1993-04-28 KR KR1019930007208A patent/KR100304287B1/en not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Publication date |
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| KR940006211A (en) | 1994-03-23 |
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