JPH01205425A - Oxidation furnace - Google Patents

Oxidation furnace

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JPH01205425A
JPH01205425A JP2933588A JP2933588A JPH01205425A JP H01205425 A JPH01205425 A JP H01205425A JP 2933588 A JP2933588 A JP 2933588A JP 2933588 A JP2933588 A JP 2933588A JP H01205425 A JPH01205425 A JP H01205425A
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combustion
hydrogen
gas
process tube
combustion chamber
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Fujio Suzuki
鈴木 富士雄
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Tokyo Electron Sagami Ltd
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  • Formation Of Insulating Films (AREA)

Abstract

PURPOSE:To facilitate control for equalizing temperature distribution within a process tube and to improve uniformities of temperature distribution and gaseous flow within the process tube, by introducing hydrogen and oxygen gases into a combustion chamber of an external combustion apparatus while the combustion chamber or a gas inlet path is heated externally. CONSTITUTION:Oxygen and hydrogen gases are heated in inlet tubes to a temperature higher than an ignition point so that they are given an energy required for combustion. As soon as the hydrogen gas is fed in jet into a combustion chamber 50 through a tip nozzle 33 of a hydrogen inlet tube 30, the hydrogen gas comes into contact with oxygen gas to cause ignition. Thus, combustion is started. This combustion of the hydrogen and oxygen gases produces water vapor, which is fed into a process tube 1 via a supply tube 60 and a gas inlet port 2 and contributes to oxidation of a semiconductor wafer 8. Since the water vapor is obtained by combustion of hydrogen and oxygen gases within an external combustion apparatus 10, the process tube 1 is not be affected in any way by heat generated by the combustion. Accordingly, control for equalizing temperature distribution within the process tube 1 can be facilitated, while flow of wet gas also can be made uniform. As a result, uniform temperature can be ensured for a longer range and an oxide film having uniform thickness can be obtained. Thus, the yield of the semiconductor wafer 8 can be improved substantially.

Description

【発明の詳細な説明】 「発明の目的」 (産業上の利用分野) 本発明は、半導体ウェハ等の被処理体に酸化膜を形成す
る酸化炉に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION OBJECTS OF THE INVENTION (Industrial Field of Application) The present invention relates to an oxidation furnace for forming an oxide film on an object to be processed such as a semiconductor wafer.

(従来の技術) 従来のこの種の酸化炉として、例えば特公昭58−18
2及び特公昭62−6342号公報に開示されたものか
ある。
(Prior art) As a conventional oxidation furnace of this type, for example, the
2 and Japanese Patent Publication No. 62-6342.

これらはいずれも半導体ウェハを酸化処理するプロセス
チューブ周囲に、ウェハ加熱用の加熱手段と、水蒸気発
生用の加熱手段とを配置し、ブIコセスチューブ内を水
蒸気発生用の燃焼領域と酸化膜生成領域とに兼用したも
のである。
In both of these systems, a heating means for heating the wafer and a heating means for generating steam are placed around the process tube for oxidizing semiconductor wafers, and the inside of the process tube is divided into a combustion area for generating steam and an oxide film forming area. It is also used for both.

一方、特開昭55−90405号公報には、プロセスチ
ューブとは別個に水蒸気発生用の外部燃焼装置を配置し
、この燃焼室内で水素ガスをその着火点以上の温度の熱
源に酸素ガスと共に接触させ、酸素ガス、水素ガスを燃
焼化合して水蒸気を得て、これをプロセスチューブ内に
供給するように構成している。
On the other hand, in JP-A-55-90405, an external combustion device for generating steam is arranged separately from the process tube, and hydrogen gas is brought into contact with a heat source at a temperature above its ignition point together with oxygen gas in this combustion chamber. , oxygen gas, and hydrogen gas are combusted and combined to obtain water vapor, which is then supplied into the process tube.

(発明が解決しようとする問題点) プロセスチューブ内を水蒸気発生用の燃焼領域に兼用す
るものにあっては、プロセスチューブ内の酸化膜形成領
域か前記燃焼領域の熱の影響を受け、酸化膜形成領域の
温度分布およびウェットガスの流れが均−m=とならず
、特に、燃焼領域の炎の近くのウェハは膜厚が均一とな
らず、歩留まりか悪化していた。
(Problems to be Solved by the Invention) In a device in which the inside of the process tube is also used as a combustion region for steam generation, the oxide film formation region in the process tube is affected by the heat of the combustion region, and the oxide film The temperature distribution in the formation region and the flow of wet gas were not uniform, and in particular, the film thickness of the wafer near the flame in the combustion region was not uniform, resulting in poor yield.

一方、特開昭55−90405号公報によれば、プロセ
スチューブとは別個の外部燃焼装置によって水蒸気を生
成しているので、上述した問題を解決することかできる
On the other hand, according to Japanese Unexamined Patent Publication No. 55-90405, water vapor is generated by an external combustion device separate from the process tube, so the above-mentioned problem can be solved.

しかし、上記装置では、水素ガス導入管を燃焼室内に長
く挿入し、水素ガスの不燃焼により生ずる焙発事故を防
止するため、水素ガスと酸素ガスとを燃焼室の壁面近傍
で燃焼化合している。
However, in the above device, the hydrogen gas introduction pipe is inserted into the combustion chamber for a long time, and in order to prevent combustion accidents caused by non-combustion of hydrogen gas, hydrogen gas and oxygen gas are combusted and combined near the wall of the combustion chamber. There is.

そのため、壁面近傍か加熱されて失透すなわち透明度を
失うと共Gこ、燃焼室を構成する石英中の分子か不純物
として燃焼室内に飛散して水蒸気に付着し、この不純物
か水蒸気と共にプロセスチューブ内に供給されて半導体
ウェハが不良品となる問題があった。
Therefore, when the area near the wall is heated and loses clarity, meaning it loses its transparency, molecules in the quartz constituting the combustion chamber or impurities scatter into the combustion chamber and adhere to the water vapor, and these impurities enter the process tube along with the water vapor. There was a problem in that the semiconductor wafers supplied to the factory were defective.

また、このように燃焼室内に長く挿入した水素ガス尋人
管の先端側に熱源を配置する必要があるので、構成が複
雑となり、製造が困難となると共にコストが高くなると
いう問題かある。
Further, since it is necessary to arrange a heat source at the tip side of the hydrogen gas gas tube inserted for a long time into the combustion chamber, there are problems in that the structure is complicated, manufacturing is difficult, and the cost is high.

さらに、上記例の他に水素ガスの導入管の先端側の熱源
として集光レンズを採用したものもあるか、いずれも水
素ガスの燃焼位置が固定されてしまい、容易にその燃焼
位置を自由に選択することができな”いという問題かあ
る。、すなわち、プロセスの種類(特に、酸化の度合い
の種類)によっては外部の流量コン1〜ローラによって
水素ガス、酸素ガス量を可変するものかあるか、この場
合、炎の大きさか異なるので、前記失透を防止するため
には、水素ガスの燃焼位置を自由に選択できることが好
ましく、従来装置ではこの選択が極めて困難となってい
た。。
Furthermore, in addition to the above examples, there are also some that use a condensing lens as a heat source on the tip side of the hydrogen gas introduction pipe, and in both cases, the combustion position of hydrogen gas is fixed and it is easy to change the combustion position freely. There is a problem that it is not possible to select the amount of hydrogen gas or oxygen gas depending on the type of process (especially the type of degree of oxidation). In this case, since the size of the flame is different, in order to prevent the above-mentioned devitrification, it is preferable to be able to freely select the combustion position of the hydrogen gas, and this selection has been extremely difficult with conventional devices.

そこで、本発明の目的とするところは、上述した従来の
問題点を解決し、プロセスチューブ外に水蒸気発生用の
外部燃焼装置を配置してプロセスチューブ内の温度分布
の均一制御を容易とし、プロセスチューブ内の温度分布
、ガスの流れの均一性を高めることで均熱長を長く確保
でき、しかも水蒸気発生の際に不純物か生じず、歩留ま
りの高い酸化処理を実行することができ、構成が簡易で
低コストの酸化炉を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and to facilitate uniform control of temperature distribution within the process tube by arranging an external combustion device for generating steam outside the process tube. By improving the uniformity of temperature distribution and gas flow inside the tube, a long soaking length can be ensured, and impurities are not generated when steam is generated, making it possible to perform oxidation treatment with a high yield, and the configuration is simple. Our goal is to provide a low-cost oxidation furnace.

「発明の構成」 (問題点を解決するための手段) 本発明は、水素ガスと酸素ガスとを外部燃焼装置で燃焼
化合させて発生した水蒸気をプロセスチューブ内に供給
して酸化処理を行うものであって、 上記外部燃焼装置の燃焼室又はガス導入経路を外部(よ
りを加熱した状態として、燃焼室内に上記水素ガスおよ
び酸素ガスを流入させ□る構成としている3゜ そして、好ましくは、上記外部燃焼装置は、酸素ガ2ス
、水素ガスを独立して導入するための導入管と、 各導入管の一方又は双方の周囲に配置され、導入管内ガ
スを発火点以上の温度まで加熱する加熱手段と、 少なくともいずれか一方が加熱された酸素ガス。
"Structure of the Invention" (Means for Solving Problems) The present invention performs oxidation treatment by supplying steam generated by combustion and combination of hydrogen gas and oxygen gas in an external combustion device into a process tube. Preferably, the combustion chamber or the gas introduction path of the external combustion device is configured to allow the hydrogen gas and oxygen gas to flow into the combustion chamber while heating the external combustion device. The external combustion device includes an introduction pipe for introducing oxygen gas and hydrogen gas independently, and a heating device that is placed around one or both of the introduction pipes and heats the gas in the introduction pipe to a temperature above the ignition point. and oxygen gas, at least one of which is heated.

水素ガスを導入して接触さぜ、゛これら″を燃焼化合し
て尿蒸気を′生成する燃焼室と、 この水蒸気をプロセスチューブのガス導入口に供給する
供給管とを有する構成とすることができる。
The method may be configured to include a combustion chamber that introduces hydrogen gas and brings it into contact with each other to combust and combine them to produce urine vapor, and a supply pipe that supplies this vapor to the gas inlet of the process tube. can.

(作用) 水素ガス、酸素ガスのいずれか一方又は双方を、燃焼室
に導入して混合するための経路途中である導入管部分で
、ガスの発火点温度以上に加熱しておく。
(Function) One or both of hydrogen gas and oxygen gas is heated to a temperature equal to or higher than the ignition point temperature of the gas at the introduction pipe section which is in the middle of the path for introducing and mixing hydrogen gas and oxygen gas into the combustion chamber.

この状態で上記両ガスを燃焼室に導くと、両ガスが接触
して混合することで、燃焼化合し水蒸気が発生すること
になる3、あるいは、燃焼室雰囲気を加熱しておき、こ
の燃焼室内に上記両ガスを導入することでも同様に水蒸
気を発生することができる。このように、本発明では燃
焼室内に熱源を有ぜずに、燃焼室内にガスを導入する前
に燃焼室又はガス導入経路を外部より加熱するだけで、
燃焼室内での燃焼を実行することができるので、構造が
容易となり装置の低コス1へ化を図ることができる。し
かも、ガス導入管の吐出端側に熱源を必要とし、ないの
で、ガス導入管の吐出端位置を自由に選択することが容
易となる。。
If both of the above gases are introduced into the combustion chamber in this state, the two gases will come into contact and mix, resulting in combustible combination and generation of water vapor. Steam can be similarly generated by introducing both of the above gases into the tank. In this way, the present invention does not have a heat source inside the combustion chamber, and only heats the combustion chamber or the gas introduction path from the outside before introducing gas into the combustion chamber.
Since combustion can be carried out within the combustion chamber, the structure can be simplified and the cost of the device can be reduced. Moreover, since a heat source is not required on the discharge end side of the gas introduction pipe, it becomes easy to freely select the position of the discharge end of the gas introduction pipe. .

また、酸化処理を実行するプロセスチューブとは別個(
、こ外部燃焼装置を設けているので、この外部燃焼装置
のプロセスチューブに対する熱の影響か少なくなり、プ
ロセスチューブ内の酸化膜形成領域での均熱性の制御か
容易となり、ウェットガスの流れの均一化も確保するこ
とかできるので、均シ(1長か長く確保でき、歩留まり
の高い酸化炉を提供できる。。
It is also separate from the process tube that performs the oxidation treatment (
Since this external combustion device is provided, the influence of heat from this external combustion device on the process tube is reduced, and it is easier to control the uniformity of heat in the oxide film forming area within the process tube, which improves the uniformity of the flow of wet gas. Since uniformity can be ensured, a long uniformity can be ensured, and an oxidation furnace with a high yield can be provided.

(実施例) 以下、本発明を半導体ウェハの高圧酸化炉に適用した一
実施例について、図面を参照して具体的に説明する。。
(Example) Hereinafter, an example in which the present invention is applied to a high-pressure oxidation furnace for semiconductor wafers will be specifically described with reference to the drawings. .

先ず、高圧酸化炉の全体構成について第1図を参照して
説明する4、 高圧容器であるタンク70内には、ブVコセスチ、フー
ーフ1.この周囲に配置されたヒータ3.プロセス時に
ブ[7セスチユーフ]の開口端を密閉するキャップ72
及び外部燃j’3’j+装置10等か配置されている。
First, the overall structure of the high-pressure oxidation furnace will be explained with reference to FIG. A heater 3 placed around this. A cap 72 that seals the open end of the tube during processing
and external combustion equipment 10, etc. are arranged.

、そし゛C2前記外部燃焼装置]−〇の供給管60とブ
IVセ、スチューフ]のガス導入1−12との連結は、
石英管同士を摺り合わぜなホールジョイン1〜方式を採
用している。。
, and the connection between the supply pipe 60 of [C2 said external combustion device]-〇 and the gas introduction 1-12 of [Bus.
It uses the hole join method, in which quartz tubes are rubbed together. .

尚、ポールジョインI” fM成とすることで、外部燃
焼装置10とプロセスチューブ]との距離を短くし、水
蒸気の結露をテープヒータなどを要せずに防止できる。
By using the pole join I''fM configuration, the distance between the external combustion device 10 and the process tube can be shortened, and water vapor condensation can be prevented without the need for a tape heater or the like.

、尚、このように距離を短くして配置した烏合に、外部
燃焼装置10の熱影響か懸念されるか、悪影響のない距
離たけ離してホールジヨイントするか、あるいは供給管
60側に炎遮断用の仕切り板を形成しても良い。また、
ガス導入[」2と供給管60との連結は上記ポールジョ
イン1〜力式に限定されるものではない3゜また、前記
外部燃焼装置10へ酸素、水素を供給するなめの供給糸
1前記タンク70内の圧力制御系、タンク70の冷却系
等が設けられており、フローメータ1懺圧カケージP−
I゛、流量コントローラMFC1逆止弁CV、二一ドル
ハルフMV、正方弁13V、安全弁丁?■等て構成され
ている。また、タンク70とプロセスチューブ1との圧
力差のバランスをとるためのミキシンク°トラップ74
゜タンク70の冷却水を1ヘラツブするクーリングリ→
)゛−ブI〜ラップ76等か設けられている。
In addition, if there is a concern that the heat effect of the external combustion device 10 may be affected by the heat effect on the joints arranged at a short distance in this way, it is necessary to install a hole joint at a distance that will not have any adverse effects, or to install a flame shield on the supply pipe 60 side. You may also form a partition plate for use. Also,
The connection between the gas introduction system 2 and the supply pipe 60 is not limited to the above-mentioned pole joint 1 to force type. A pressure control system in the tank 70, a cooling system for the tank 70, etc. are provided, and the flow meter 1 pressure cage P-
I゛, flow controller MFC1 check valve CV, 21 dollar half MV, square valve 13V, safety valve knife? ■It is composed of etc. Also, a mixing tank trap 74 is used to balance the pressure difference between the tank 70 and the process tube 1.
゜Cooling refill to drain the cooling water in tank 70→
) Web I to wrap 76, etc. are provided.

なお、前記タンク70内は約10気圧まで昇圧されるこ
とになるか、タンク70内での爆発を防止するなめ、安
全弁RV及び圧力ゲージF3が設けられている。
The pressure inside the tank 70 will be increased to about 10 atmospheres, and a safety valve RV and a pressure gauge F3 are provided to prevent an explosion inside the tank 70.

そして、高圧に維持されたタンク70に配置される前記
プロセスチューブ1内には、ボート4に所定間隔毎に離
間されて搭載された半導体ウェハ8か配置され、プロセ
スチューブ1内を水蒸気雰囲気とすると共に、ヒータ3
で加熱することで、ウェハ8の表面に酸化膜を形成する
ようになっている。
Semiconductor wafers 8 mounted on the boat 4 at predetermined intervals are placed in the process tube 1 placed in a tank 70 maintained at high pressure, and a water vapor atmosphere is created in the process tube 1. In addition, heater 3
By heating the wafer 8, an oxide film is formed on the surface of the wafer 8.

このような高圧酸化炉では、常圧酸化で同−膜厚を得る
場合に比べれは、酸化温度か下げられ、酸化時間を短縮
できるというメリッ1へかある。
Such a high-pressure oxidation furnace has the advantage that the oxidation temperature can be lowered and the oxidation time can be shortened compared to the case where the same film thickness is obtained by normal pressure oxidation.

そして、本実施例装置では、プロセスチューブ]とは別
個に外部燃焼装置]○を有する構成となっている。この
外部燃焼装N10は、前記プロセスチューブ1か配置さ
れるタンク70内に配置されている。
The apparatus of this embodiment has an external combustion device] separately from the process tube. This external combustion device N10 is arranged in a tank 70 in which the process tube 1 is arranged.

外部燃焼装置TOは、酸素ガス、水素ガスを燃焼して水
蒸気を生成し、この水蒸気を前記プロセスチューブ1の
ガス導入口2に供給するものである。。
The external combustion device TO burns oxygen gas and hydrogen gas to generate water vapor, and supplies this water vapor to the gas inlet 2 of the process tube 1. .

この外部燃焼装置10は、下記の構成を有している。This external combustion device 10 has the following configuration.

ずなわぢ、酸素ガス、水素ガスを独立して導入するため
の導入管20.30と、この導入管20゜30の周囲に
配置され、導入管20.30内のガスを発火点以上の温
度まで加熱する加熱手段40と、前記導入管20,30
に接続され、酸素ガス、水素ガスを燃焼化合して水蒸気
を生成する燃焼室50と、この水蒸気を前記プロセスチ
ューブのガス導入口2に供給する供給管60とを有して
いる、。
Zunawaji has an introduction pipe 20.30 for introducing oxygen gas and hydrogen gas independently, and is arranged around this introduction pipe 20.30 to heat the gas in the introduction pipe 20.30 to a temperature above the ignition point. heating means 40 for heating up to
The combustion chamber 50 is connected to the combustion chamber 50 and generates water vapor by combustion and combining oxygen gas and hydrogen gas, and the supply pipe 60 supplies the water vapor to the gas inlet 2 of the process tube.

前記導入管20.30は、同軸の二重管として構成され
、本実施例では酸素ガス導入管20の内側に水素ガス導
入管30が配置される構成となっている。
The introduction pipes 20 and 30 are configured as coaxial double pipes, and in this embodiment, the hydrogen gas introduction pipe 30 is disposed inside the oxygen gas introduction pipe 20.

なお、前記酸素ガス導入管20は前記燃焼室50と一体
的に構成され、本実施例では石英カラスで構成している
。また、酸素ガス導入管20内に配置される水素ガス導
入管30は、第2図に示すようにその先端に設けられた
ノズル33が燃焼室内に配置されるように、チューブコ
ネクタ34によって支持されている。
Note that the oxygen gas introduction pipe 20 is constructed integrally with the combustion chamber 50, and is constructed of quartz glass in this embodiment. Further, the hydrogen gas introduction pipe 30 disposed within the oxygen gas introduction pipe 20 is supported by a tube connector 34 so that the nozzle 33 provided at its tip is disposed within the combustion chamber, as shown in FIG. ing.

前記水素ガス導入管30は、水平管31の一端に水素ガ
ス導入用の垂直管32を具備し、また、その他端には前
記ノズル33が形成されている。
The hydrogen gas introduction pipe 30 includes a vertical pipe 32 for introducing hydrogen gas at one end of a horizontal pipe 31, and the nozzle 33 is formed at the other end.

このノズル33は、同図に示すように水平に対して斜め
下方に傾斜しfS角度て形成され、たとえば5度傾斜し
た角度となっている。
As shown in the figure, the nozzle 33 is formed obliquely downward and inclined at an angle fS with respect to the horizontal, for example, at an angle of 5 degrees.

次に、石英ガラスで一体的に形成された前記燃焼室50
、酸素ガス導入管20および供給管60について説明す
る。。
Next, the combustion chamber 50 is integrally formed of quartz glass.
, the oxygen gas introduction pipe 20 and the supply pipe 60 will be explained. .

酸素ガス導入管20は、その水平管21の連結端2 ]
、 aにて前記燃焼室50と連通され、その他端側には
垂直管22が配置され、この垂直管22により酸素ガス
を導入可能となっている。
The oxygen gas introduction pipe 20 is connected to the connecting end 2 of the horizontal pipe 21]
, a communicates with the combustion chamber 50, and a vertical pipe 22 is disposed at the other end, through which oxygen gas can be introduced.

また、中空筒状の一端に前記酸素ガス導入管20を有す
る前記燃焼室50は、その他端に前記供−11= 給管60を連結した構造となっている。
Further, the combustion chamber 50 having the oxygen gas introduction pipe 20 at one end of a hollow cylindrical shape has a structure in which the supply pipe 60 is connected to the other end.

前記供給管60は、その一端か前記ガス導入口2とボー
ルジヨイント可能な形状に形成されている。
The supply pipe 60 is formed in such a shape that one end thereof can be ball-jointed with the gas inlet 2.

尚、供給管60を燃焼室50の周面に配置し、導入管2
0.30の接続端とは反対側の一端に設けない構成とす
ることもてきる3、この場合、装置か小型化し、また、
水素ガス導入管30の対向端に設ける場合に比べて炎が
直接供給管60内に侵入することを防止でき、外部燃焼
装置10の外部に対する熱影響を低減できる。
Note that the supply pipe 60 is arranged on the circumferential surface of the combustion chamber 50, and the introduction pipe 2
It is also possible to have a configuration in which it is not provided at one end opposite to the 0.30 connection end. In this case, the device can be made smaller, and
Compared to the case where the flame is provided at the opposite end of the hydrogen gas introduction pipe 30, it is possible to prevent the flame from directly entering the supply pipe 60, and the thermal influence on the outside of the external combustion device 10 can be reduced.

次に、二重管を構成する前記酸素ガス導入管20、水素
ガス導入管30の周囲に配置される加熱手段40につい
て説明すると、この加熱手段40は、半割り型ヒータ4
1,42を前記二重管の上下に配置した構成となってお
り、この半割り型ヒータ41,42をそれぞれ支持する
筐体43.44は、第2図に示すように、ヒンジを介し
て開閉自在に支持されている。
Next, the heating means 40 arranged around the oxygen gas introduction pipe 20 and the hydrogen gas introduction pipe 30 that constitute a double pipe will be explained.
As shown in FIG. Supported to open and close freely.

また、前記半割り型ヒータ41,42の温度検出のなめ
に、Rタイプの熱電対45が配置され、この熱電対45
にて温度検出することにより常時たとえば850℃程度
に温度コントロールされるようになっている。
Further, an R-type thermocouple 45 is disposed at the edge of the half-split type heaters 41 and 42 for temperature detection, and this thermocouple 45
By detecting the temperature at , the temperature is constantly controlled at, for example, about 850°C.

前記加熱手段40に隣接して、該燃焼室5oを支持する
ための支持体が設けられている。この支持体は、上下に
2分された下側、下側支持体55゜56から形成され、
各支持体55.56の内側を燃焼室50の熱放出防止用
の冷却部とするなめに、冷却水を循環するための冷却水
導入口55a、56aおよび冷却水導出口55b、56
bが設けられている。尚、下側支持体55の冷却水導出
口55bと上側支持体56の冷却水導入D 56 aと
は、SUSフレキシブルチューブ58によって接続され
ている。また、前記各支持体55.56の側面には切欠
部55.c、56cが形成され、切欠部55c、56c
を介し、て前記燃焼室50内の炎を検出するための炎検
知器57か配置されている。
A support body for supporting the combustion chamber 5o is provided adjacent to the heating means 40. This support body is formed from a lower support body 55°56 which is divided into upper and lower halves,
In order to make the inside of each support body 55, 56 a cooling part for preventing heat release from the combustion chamber 50, cooling water inlets 55a, 56a and cooling water outlets 55b, 56 for circulating cooling water are provided.
b is provided. Note that the cooling water outlet 55 b of the lower support 55 and the cooling water inlet D 56 a of the upper support 56 are connected by an SUS flexible tube 58 . Furthermore, cutouts 55. c, 56c are formed, and notches 55c, 56c are formed.
A flame detector 57 for detecting flame within the combustion chamber 50 is disposed through the combustion chamber 50.

この検出器57によって異常炎が検出された場合には、
アラームシグナルがンステムコントローラにフィードバ
ックされるようになっている5゜次に、作用について説
明する。
When an abnormal flame is detected by this detector 57,
The alarm signal is fed back to the system controller.Next, the operation will be explained.

前記外部燃焼装置]0では、先に提案したヒートキャリ
ング方式(特願昭62−43751)を採用し、ている
[External Combustion Device] 0 employs the previously proposed heat carrying method (Japanese Patent Application No. 62-43751).

すなわち、酸素ガス導入管20に酸素ガスをたとえば5
!/分で供給し、一方水素ガス導入管30に水素ガスガ
スH2を4.8i77分で供給する。。
That is, for example, 50% of oxygen gas is introduced into the oxygen gas introduction pipe 20.
! On the other hand, hydrogen gas H2 is supplied to the hydrogen gas introduction pipe 30 at a rate of 4.8i77 minutes. .

なお、水蒸気発生のための燃焼に要する水素ガス。Note that hydrogen gas is required for combustion to generate water vapor.

酸素ガスの割合は所定比であるが、上記のように酸素ガ
スを多く供給している理由は、燃焼に供されない酸素ガ
スを、前記プロセスチューブ1−へ水蒸気を供給する際
のキャリアとして用いるなめである。また、この酸素ガ
スは酸化膜の形成にも供されることは言うまでもない。
Although the ratio of oxygen gas is a predetermined ratio, the reason why a large amount of oxygen gas is supplied as described above is that the oxygen gas that is not used for combustion is used as a carrier when supplying water vapor to the process tube 1-. It is. It goes without saying that this oxygen gas is also used to form an oxide film.

ここで、酸素ガス導入管20.水素ガス導入管30を介
し、て供給される酸素ガス、水素ガスは、加熱手段40
によって例えは水素ガスの発火点以上の温度に加熱され
、燃焼に必要なエネルギが与えられる。
Here, the oxygen gas introduction pipe 20. Oxygen gas and hydrogen gas supplied through the hydrogen gas introduction pipe 30 are heated by the heating means 40.
For example, hydrogen gas is heated to a temperature above its ignition point, providing the energy necessary for combustion.

そして、水素ガス導入管30の先端ノズル33から水素
ガスか燃焼室50に放出された瞬間に、この水素ガスか
酸素ガスと接触して着火し、燃焼を開々台する、二と(
・こなる。
Then, at the moment when hydrogen gas is released from the tip nozzle 33 of the hydrogen gas introduction pipe 30 into the combustion chamber 50, it comes into contact with the hydrogen gas or oxygen gas, ignites, and starts combustion.
・Konaru.

ここで、実験によると、加熱手段40の温度か約750
°Cの場合は、水素ガス尋人管30の先端ノズル33近
傍の温度か、水素ガスの発火点温度より低い温度たとえ
ば382°Cても水素ガスは着火しノコか、加熱手段4
0の温度か730℃近傍の場合には着火しなかっな3゜ この実験により燃焼位置の温度か仮に水素ガスの発火点
より低くても、水素ガスか水素ガス導入老・30内を通
る際に、その発火点以」二に加熱されていれば着火する
ことかわかる。
According to experiments, the temperature of the heating means 40 is about 750.
In the case of °C, hydrogen gas will not ignite even if the temperature is near the tip nozzle 33 of the hydrogen gas pipe 30 or at a temperature lower than the ignition point temperature of hydrogen gas, for example 382 °C.
This experiment shows that even if the temperature at the combustion position is lower than the ignition point of hydrogen gas, the hydrogen gas will not ignite if the temperature is around 730℃. If it is heated above its ignition point, it will ignite.

なお、水素ガス導入管20の経路途中には、酸素ガスや
空気か存在しないので、該導入管途中で水素ガスか着火
する恐れかないことは言うまでもない3゜ このようにして水素ガス及び酸素ガスか燃焼すると水蒸
気か発生し、この水蒸気は供給管60゜ガス導入n 2
を介し、てプロセスチューブ1内に入り、図示しない半
導体ウェハの酸化に寄与−することになる。
It goes without saying that since there is no oxygen gas or air in the middle of the path of the hydrogen gas introduction pipe 20, there is no risk of hydrogen gas igniting in the middle of the introduction pipe. When it burns, steam is generated, and this steam is passed through the supply pipe 60° gas introduction n 2
It enters the process tube 1 through the wafer and contributes to the oxidation of a semiconductor wafer (not shown).

ここで、上記燃焼により燃焼室50内には炎か生ずるか
、水素ガス導入管30のノズル33を、水平に対して斜
め下方に傾斜することにより、上側に向かう傾向にある
炎か直接燃焼室50の上面に接触することかないので、
石英で構成された燃焼室50が不透明となる失透減少を
防止することができ、また、この際に石英か不純物とし
て水蒸気に付着することを防止できる7、シたかって、
このような不純物かプロセスチューブ]内に供給される
ことかないので、半導体ウェハの歩留まりを向上するこ
とかてきる。
Here, either a flame is generated in the combustion chamber 50 due to the above-mentioned combustion, or by tilting the nozzle 33 of the hydrogen gas introduction pipe 30 diagonally downward with respect to the horizontal direction, the flame tends to move upward directly into the combustion chamber. Since there is no contact with the top surface of 50,
It is possible to prevent devitrification reduction in which the combustion chamber 50 made of quartz becomes opaque, and at this time, it is possible to prevent quartz from adhering to water vapor as an impurity7.
Since such impurities are not supplied into the process tube, the yield of semiconductor wafers can be improved.

尚、本実施例では外部燃焼装置50で水素ガス。In this embodiment, the external combustion device 50 generates hydrogen gas.

酸素ガスを燃焼して水蒸気を得ているので、この燃焼時
の熱かプロセスチューブ]に悪影響を与えることを防止
できる。従って、プロセスチューブ1内の温度の均一化
制御が容易となり、ウェブ1〜ガスの流れも均一化され
るので、均熱長を長く確−] 6 − 保てき、酸化膜の厚さか均一化され、半導体ウェハ8の
歩留まりを向上することができる。
Since water vapor is obtained by burning oxygen gas, the heat generated during combustion can be prevented from having an adverse effect on the process tube. Therefore, the temperature inside the process tube 1 can be easily controlled to be uniform, and the flow of gas from the web 1 to the web 1 is also made uniform, ensuring a long soaking length. , the yield of semiconductor wafers 8 can be improved.

そして、上述した実施例において、外部燃焼装置10を
もタンク70内に配置している理由は、タンク内の圧力
か所定値に保たれているので、外部燃焼装置]0よりプ
ロセスチューブ1内に水蒸気を供給するなめに特別な供
衿圧を作用さぜる必要はなく、もし外部燃焼装置]○を
タンク70外に配置するとずれは、供給のための圧力を
作用するなと構成か複雑となるためである。
In the embodiment described above, the reason why the external combustion device 10 is also placed inside the tank 70 is that the pressure inside the tank is maintained at a predetermined value. It is not necessary to apply a special supply pressure to supply water vapor, and if the external combustion device]○ is placed outside the tank 70, the difference will be caused by the need to apply pressure for supply and the configuration will be complicated. This is to become.

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が−i」能であ
る。
Note that the present invention is not limited to the above embodiments,
Various modifications are possible within the scope of the invention.

たとえば、水素ガス導入管30.酸素ガス導入管20は
、必ずしも同軸の2重管で構成する必要はなく、これら
を別々に燃焼室50に接続するように構成しても良い。
For example, hydrogen gas introduction pipe 30. The oxygen gas introduction pipe 20 does not necessarily need to be constructed as a coaxial double pipe, and may be constructed so as to be connected to the combustion chamber 50 separately.

この場合加熱手段40を各導入管にそれぞれ別個に設け
てもよく、あるいは水素ガス導入管30または酸素ガス
導入管20のいずれか一一方に設け−−1,7− るものでも良い。また、酸化の度合いによって酸素ガス
、水素ガスの流量を前記流量コー7トローラM F C
,によって変える場合には、燃焼室50内の炎の大きさ
か変わるので、この炎か燃焼室50の壁面に接触しない
ように、水素ガス尋人管30又は酸素ガス導入管20の
燃焼室50に対する吐出位置を、容易に変えられる構造
とすることもできる。この場合、従来装置のように、導
入管先端に熱源を必要とする構成ではないので、その実
現か容易となる。
In this case, the heating means 40 may be provided separately in each introduction pipe, or may be provided in either one of the hydrogen gas introduction pipe 30 or the oxygen gas introduction pipe 20. Also, depending on the degree of oxidation, the flow rates of oxygen gas and hydrogen gas can be adjusted according to the flow rate of the flow rate controller MFC.
, the size of the flame inside the combustion chamber 50 changes, so the hydrogen gas intake pipe 30 or the oxygen gas introduction pipe 20 is connected to the combustion chamber 50 so that the flame does not come into contact with the wall surface of the combustion chamber 50. It is also possible to have a structure in which the discharge position can be easily changed. In this case, unlike conventional devices, the structure does not require a heat source at the tip of the introduction tube, so it is easy to implement.

「発明の効果」 以上説明したように、本発明によれば、プロセスチュー
ブ外に水蒸気発生のための外部燃焼装置を配置している
ので、プロセスチューブ内の温度分布の均一制御が容易
となり、ウェットガスの流れの均一化を図ることかでき
、酸化処理の際の被処理体の歩留まりの向上を図ること
ができる。
"Effects of the Invention" As explained above, according to the present invention, since the external combustion device for generating steam is disposed outside the process tube, it becomes easy to uniformly control the temperature distribution inside the process tube. The gas flow can be made uniform, and the yield of objects to be processed during oxidation treatment can be improved.

さらに、外部燃焼室内には何等の熱源を配置する必要か
ないので、外部燃焼装置の構成か簡易となり、酸化炉全
体の構成か簡易化されてコストダランを図ることかでき
る。。
Furthermore, since there is no need to dispose any heat source within the external combustion chamber, the structure of the external combustion device is simplified, and the structure of the entire oxidation furnace is simplified, thereby reducing costs. .

また、水素、酸素の導入管先端に熱源を設けなくても良
いので、導入管先端位置の選択を自由に設定することか
容易となり、酸化の度合いを変えて酸化処理を実行する
場合でも、燃焼室内の壁面に炎が接触して生ずる失透現
象を容易に防止でき、不純物がプロセスチューブに流入
することを防止できるので被処理体の歩留まりの向上に
寄与することが可能となる。
In addition, since there is no need to provide a heat source at the tip of the hydrogen or oxygen introduction tube, it is easy to freely select the tip position of the introduction tube. It is possible to easily prevent the devitrification phenomenon that occurs when the flame comes into contact with the wall surface of the room, and it is possible to prevent impurities from flowing into the process tube, thereby contributing to an improvement in the yield of objects to be processed.

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

第1図は本発明の一実施例の高圧酸化炉の全体構成を示
す概略説明図、 第2図は第1−図の高圧酸化炉に適用される外部燃焼装
置の分解斜視図、 第3図は第2図の外部燃焼装置の正面図、1・・・プロ
セスチューブ、 2・・・ガス導入し1.8・・・被処理体、]0・・・
外部燃焼装置、 20・・・酸素ガス導入管、 30・・・水素ガス導入管、 40・・・加熱手段、41.42・・・割り型ヒータ、
50・・・燃焼室、 60・・・供給管、 70・・・高圧容器。 代理人 弁理士 井 上  −(他1名)−20=
FIG. 1 is a schematic explanatory diagram showing the overall configuration of a high-pressure oxidation furnace according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view of an external combustion device applied to the high-pressure oxidation furnace of FIGS. 1-3, and FIG. is a front view of the external combustion device shown in Fig. 2, 1... process tube, 2... gas introduced 1.8... object to be processed,] 0...
External combustion device, 20... Oxygen gas introduction pipe, 30... Hydrogen gas introduction pipe, 40... Heating means, 41.42... Split type heater,
50... Combustion chamber, 60... Supply pipe, 70... High pressure container. Agent Patent attorney Inoue - (1 other person) -20=

Claims (1)

【特許請求の範囲】  水素ガスと酸素ガスとを外部燃焼装置で燃焼化合させ
て発生した水蒸気をプロセスチューブ内に供給して酸化
処理を行うものであって、 上記外部燃焼装置の燃焼室又はガス導入経路をを外部よ
り加熱した状態として、燃焼室内に上記水素ガスおよび
酸素ガスを流入させるようにしたことを特徴とする酸化
炉。
[Claims] An oxidation treatment is performed by supplying water vapor generated by combustion and combination of hydrogen gas and oxygen gas in an external combustion device into a process tube, wherein the combustion chamber of the external combustion device or the gas An oxidation furnace characterized in that the hydrogen gas and oxygen gas are allowed to flow into the combustion chamber while the introduction path is heated from the outside.
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