JPH01319940A

JPH01319940A - 外部燃焼酸化装置

Info

Publication number: JPH01319940A
Application number: JP15241288A
Authority: JP
Inventors: Hajime Onoda; 元小野田; Kazutoshi Watanabe; 和俊渡辺
Original assignee: Kimmon Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Kimmon Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1988-06-22
Filing date: 1988-06-22
Publication date: 1989-12-26

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）この発明は、シリコンウェハなどの半導体ウェハに熱酸
化法によって酸化膜を形成する外部燃焼酸化装置に関す
る。

（従来の技術）半導体ウェハに酸化膜を形成する方法として熱酸化法が
最も広く使われているが、外部燃焼による酸化装置は、
たとえば第４図に示すように構成されている。

すなわち、１は酸化炉であり、これは石英ガラスなどの
炉芯管２とこの周囲に設けたヒータ３とによって構成さ
れ、炉芯管２の内部を８００〜１０００’Ｃに加熱する
ようになっている。炉芯管２の内部には複数枚の半導体
ウェハ４・・・がボート５に支持されており、また炉芯
管２の一端部は水蒸気供給管６を介して燃焼装置７に接
続されている。この燃焼装置７は酸素ガス共給管８と水
素ガス供給管９が設けられ、水素ガスを燃焼装置７の内
部で燃焼させて水蒸気を発生させ、この水蒸気を前記水
蒸気供給管６を介して前記炉芯管２の内部に供給してい
る。

（発明が解決しようとする課題）ところが、燃焼装置７の内部での燃焼量は、半導体ウェ
ハ４・・・に対する酸化膜の厚みに微妙に影響する。そ
こで燃焼確認のために、炎から出る紫外線を監視する炎
センサまたは水素ガス出口付近の燃焼温度を監視する温
度センサを設置しているが、半導体ウェハ４・・・に形
成する酸化膜を薄くするために水素ガスの供給量を絞っ
たり、アルゴンガス等の希釈ガスを同時に供給すると、
次のような問題がある。

着火時に、希釈ガスの流量を多くするほど、混合室の温
度が下がり、水素ガス出口付近の温度も下かって、水素
ガスの流れが乱れて着火しにくくなり、特に薄い酸化膜
を形成するために水素ガスの流量を絞った場合には着火
しない。

また、燃焼中は、希釈ガスの流量を多くするほど、水素
ガスの流れが乱され、また酸素ガスの濃度が薄くなって
、紫外線の量が減り、炎センサが紫外線を検出しなくな
る。さらに、水素ガス出口付近の温度が下がり、特に水
素ガスの流量を絞った場合には消えてしまう恐れがある
。

この発明は、前記事情に着目してなされたもので、その
目的とするところは、水素ガスの流量を絞っても、また
希釈ガスの流量を増しても、希釈ガス影響されることな
く、安定して燃焼し、また発生した水蒸気は希釈ガスと
混合、拡散されて炉芯管内に供給される外部燃焼酸化装
置を提供とすることにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段及び作用）この発明は前記
目的を達成するために、半導体ウェハを収納する炉芯管
へ水蒸気を供給して半導体ウェハに酸化膜を形成する外
部燃焼式の酸化装置において、混合室の内部に隔離され
た燃焼室を設け、この燃焼室で発生した水蒸気を前記混
合室に導入するとともに、この混合室にその管壁に向か
って希釈ガスを噴出する希釈ガス共給管を設けたことに
ある。

そして、希釈ガスを混合室の管壁に沿って旋回させ、水
蒸気と混合、拡散させなから炉芯管の内部に供給する。

（実施例）以下、この発明の一実施例を第１図に基づいて説明する
が、第４図に示す従来と同一構成部分は同一番号を付し
て説明を省略する。

第１図において、１１は水蒸気供給管で、この一端部は
前記炉芯管２に連通し、他端部は端壁１２によって閉塞
されている。この水蒸気供給管１１の内部は混合室１３
に形成され、この混合室１３の内部には隔離された燃焼
室１４が設けられている。すなわち、前記水蒸気供給管
１１の端部には有底円筒状の管体１５が挿入され、この
開口端縁は前記端壁１２に溶着されている。したがって
、前記混合室１３の内部には管体１５によって区画され
た燃焼室１４が形成され、管体１５の外周面と前記水蒸
気供給管１１の内周面との間には間隙部１６が形成され
ている。また、前記水蒸気供給管１１の端壁１２には水
素ガス供給管１７と酸素ガス倶給管１８が貫通して設け
られ、そのノズル１７ａ、１８ａは前記燃焼室１４の内
部に開口している。さらに、前記端壁１２には水素ガス
供給管１７と酸素ガス供給管１８に平行に希釈ガス共給
管１９が貫通して設けられ、これは前記燃焼室１４を貫
通して前記混合室１３まで突出している。そして、この
希釈ガス供給管１９のノズル１９ａはＬ字状に屈曲して
前記水蒸気供給管１１の管壁１１ａに対向している。

したがって、水素ガスと酸素ガスはそれぞれの供給管１
７．１８によって燃焼室１４に供給され、希釈ガスは直
接的に混合室１３に供給されるようになっている。さら
に、前記燃焼室１４を構成する管体１５の管壁の一部に
は水蒸気出口２ｏが設けられ、燃焼室１４の内部に発生
した水蒸気が水蒸気出口２０から間隙部１６を経て前記
混合室１３に導入されるようになっている。

このように構成された外部燃焼酸化装置によれば、水素
ガス供給管１７から供給された水素ガスと酸素ガス洪給
管１８から供給された酸素ガスは、燃焼室１４の内部で
混合され、この内部で着火燃焼させることによって水蒸
気が発生する。この水蒸気は水蒸気出口２０から間隙部
１６を経て混合室１３の内部に導入される。このとき、
希釈ガス洪給管１９からＡｒ、Ｎ２，０２．Ｈｃノ等の
希釈ガスが供給され、この希釈ガスはノズル１９ａによ
って水蒸気供給管１１の管壁１１ａに向かって噴出して
いる。したがって、前記水蒸気と希釈ガスは混合室１３
の内部で混合、拡散され、管壁１１ａに沿って旋回しな
から炉芯管２の内部に供給される。このため、炉芯管２
の内部の半導体ウェハ４・・・を希釈ガスによって拡散
された水蒸気によって酸化することができる。

この場合、燃焼室１４の内部で発生した水蒸気は、水蒸
気出口２０から出たのち、混合室１３の内部で希釈ガス
と混合されるため、燃焼が希釈ガスに影響されることは
なく、安定した燃焼を継続でき、また半導体ウェハ４に
薄い酸化膜を形成するために、水素ガスの供給量を絞る
ことも可能となる。さらに、前述したように、燃焼が希
釈ガスに影響されないことから、希釈ガスを大流量とす
ることも可能である。

なお、前記一実施例においては、水蒸気供給管１１の内
部に円筒状の管体１５を挿入することによって、混合室
１３と隔離した燃焼室１４を形成したが、これに限定さ
れず、水蒸気供給管１１に仕切り壁を設け、一方を炉芯
管２に連通ずる混合室に、他方を燃焼室としてもよい。

さらに、希釈ガス洪給管１９は燃焼室１４を貫通させる
ことなく、直接的に混合室１３に突出させてもよい。

また、この発明は前記一実施例に限定されるものではな
く、第２図に示すように、水蒸気供給管１１の端部を開
口部２１とするとともに、燃焼室１４を構成する管体１
５の端部に大径部２２を設け、管体１５を前記水蒸気供
給管１１の開口部２１から内部に挿入し、その大径部２
２を開口部２１に擦り合せることにより、水蒸気供給管
１１に対して管体１５を着脱可能としてもよい。

さらに、この発明は、第３図に示すように、炉芯管２に
接続口体２３を一体に突設するとともに、水蒸気供給管
１１に接続口体２４を一体に設け、接続口体２３と２４
をボールジヨイントもしくは擦り合せからなる連結部２
５で着脱可能に連結してもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、混合室と燃焼
室とを隔離し、燃焼室で発生した水蒸気を混合室に供給
し、この混合室で希釈ガスと混合、拡散して炉芯管へ供
給するようにしたから、水素ガスの流量を絞っても、ま
た希釈ガスの流量を増しても、希釈ガスに影響されるこ
となく、燃焼が安定し、半導体ウェハに薄い酸化膜を均
一に形成できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す外部燃焼酸化装置の
縦断側面図、第２図および第３図はこの発明の異なる実
施例を示す外部燃焼酸化装置の縦断側面図、第４図は従
来の外部燃焼酸化装置の縦断側面図である。２・・・炉芯管、４・・・半導体ウェハ、１１・・・水
蒸気供給管、１３・・・混合室、１４・・・燃焼室、１
９・・・希釈ガス供給管。出願人代理人　　弁理士　鈴江武彦

Claims

【特許請求の範囲】

　半導体ウェハを収納する炉芯管の外部に、燃焼室およ
びこの燃焼室で発生した水蒸気を混合して前記炉芯管へ
供給する混合室を設け、前記半導体ウェハに酸化膜を形
成する外部燃焼酸化装置において、前記混合室の内部に
隔離された燃焼室を設け、この燃焼室で発生した水蒸気
を前記混合室に導入するとともに、この混合室にその管
壁に向かって希釈ガスを噴出し、前記水蒸気と混合させ
る希釈ガス供給管を設けたことを特徴とする外部燃焼酸
化装置。