(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
拡散炉のＳｉＣ製プロセスチューブの一端からＳｉＣ製ガス導入管ノズルを介してプロセスガスを導入し、そのプロセスガスを燃焼させて、その燃焼炎から発生する光を検知し、該燃焼炎の発生の有無を監視する機能を備えた半導体基板処理装置において、
前記ＳｉＣ製ガス導入管の先端部をＵ字状に折曲げて、ガス噴出口となるノズル部を形成し、
前記プロセスチューブの一端から前記プロセスチューブの内部に延びているＳｉＣ製の炎検出用中空管と、
透明で中実な石英棒と、
赤外線フレームセンサとを設け、
前記ノズル部、前記炎検出用中空管、前記石英棒、前記赤外線フレームセンサの順に、前記ノズル部、前記炎検出用中空管、前記石英棒および前記赤外線フレームセンサを前記ノズル部と同一軸上に配列し、
前記炎検出用中空管と前記石英棒とを密着させ、
前記石英棒と前記赤外線フレームセンサとの間に隙間を設け、
前記燃焼炎から発せられた赤外線を、前記中実な石英棒の外周面で反射させながら、前記赤外線フレームセンサまで伝達することを特徴とする半導体基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、拡散炉のプロセスチューブ内のガス燃焼炎発生の有無を監視する機能を備えた半導体基板処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の性能向上及び製造上の歩留り向上等の要求から半導体装置に使用される熱酸化膜の膜厚の均一性の向上が要求される。この熱酸化膜の形成方法の中でも酸素と水素ガスの混合ガスを拡散炉のプロセスチューブ内で燃焼させるパイロジェニックスチーム酸化は、均一の熱酸化膜を形成できることから半導体装置の製造工程に多く採用されている。
【０００３】
上記の熱酸化膜形成方法に使用されている従来の半導体基板処理装置の一例を図２を参照して説明する。
図２において、プロセスチューブ１の窄まった一端に設けられたガス導入部２は、第１のガス導入管３と第２のガス導入管４とが配置されている。そして、第１のプロセスである酸素ガスは第１のガス導入管３によってプロセスチューブ１に導入される。また、第２のプロセスガスである水素ガスは、第２のガス導入管４によってプロセスチューブ１に導入される。この水素ガスは、第２のガス導入管４のノズル部４ａからプロセスチューブ１内に導入され高温のプロセスチューブ１内で反応して水蒸気となり、この水蒸気を酸化雰囲気として使用し、ボート５上に所定の間隔をおいて立てかけたシリコンウェーハ６の表面に酸化膜を成長させる。そして、プロセスチューブ１内の水素ガスが燃焼しているかどうかは、該プロセスチューブ１の外側一端に配置したフレームセンサ７で確認している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の上記装置では、第２のガス導入管４のノズル部４ａがプロセスチューブ１内で酸素の導入される第１のガス導入管３と同じ方向に向いているため、点火動作を行なっても確実に燃焼しているかどうかをフレームセンサ７で確認することは難しかった。
また、ダイオード、サイリスタ等の製造上のプロセス温度は工数削減の必要性から、約１２５０℃の高温プロセスとなってきており、この高温プロセスに耐えるためにプロセスチューブ１を石英から炭化珪素（ＳｉＣ）に変更する必要があり、その場合には材質自体が透明でないために、外部から燃焼光を受けるが難しく従来のフレームセンサ７では対応できなくなる。
【０００５】
すなわち、１２５０℃のプロセス温度ではノズルの先端部４ａの温度が１２００℃近くに上昇し、材質を石英にした場合、石英の軟化点に近い温度であることから石英のゆがみ、だれが発生しガス導入管４自体が損傷することがあった。
かかる理由から材質をより高い温度に耐えるＳｉＣとする必要あるが、ＳｉＣは石英のように透明ではなく、パイロジェニック燃焼方式において、Ｈ2ガスが確実に燃えていることを外部から監視できず、ＳｉＣ製のガス導入管ではパイロジェニック燃焼方式を採用できなくなる。
【０００６】
【発明の目的】
本発明は、ガス導入管の材質を高温に耐えるＳｉＣとしても水素ガスの燃焼を外部から確実に監視しでき、安定したパイロジェニック燃焼方式を行なえる構造を備えた半導体基板処理装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体基板処理装置は、拡散炉のＳｉＣ製プロセスチューブの一端からＳｉＣ製ガス導入管ノズルを介してプロセスガスを導入し、そのプロセスガスを燃焼させて、その燃焼炎から発生する光を検知し、該燃焼炎の発生の有無を監視する機能を備えた半導体基板処理装置において、前記ＳｉＣ製ガス導入管の先端部をＵ字状に折曲げて、ガス噴出口となるノズル部を形成し、前記プロセスチューブの一端から前記プロセスチューブの内部に延びているＳｉＣ製の炎検出用中空管と、透明で中実な石英棒と、赤外線フレームセンサとを設け、前記ノズル部、前記炎検出用中空管、前記石英棒、前記赤外線フレームセンサの順に、前記ノズル部、前記炎検出用中空管、前記石英棒および前記赤外線フレームセンサを前記ノズル部と同一軸上に配列し、前記炎検出用中空管と前記石英棒とを密着させ、前記石英棒と前記赤外線フレームセンサとの間に隙間を設け、前記燃焼炎から発せられた赤外線を、前記中実な石英棒の外周面で反射させながら、前記赤外線フレームセンサまで伝達することを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の半導体基板処理装置は、拡散炉におけるプロセスガス導入部のガス導入管の材質をＳｉＣとすること、また、複数本のガス導入管のうち、１本の先端部をガス導入部側にＵ字状に折曲げて燃焼炎がガスフローとは逆側となるようにすること、さらに、ガスノズル部と同一軸上にあるもう一つのガス導入管は、ガスを導入するために用いられるのではなく、燃焼を監視するために中空管として用いられ、更に、水素ガス燃焼時に発生する赤外線を検出するために、透明な石英棒を介して外部に赤外線フレームセンサを配置することを特徴としている。次に、本発明をより具体化した実施例を図１を参照して詳細に説明する。
【０００９】
図において、拡散炉のプロセスチューブ１０は、ＳｉＣにより形成され、そのガス導入部１０Ａの端部にはフランジ１１が形成されている。このフランジ１１に対してＳｉＣ製のホルダ１２がネジ１３により固定され、このホルダ１２には同じくＳｉＣ製の第１のガス導入管１４Ａ、第２のガス導入管１５及び中空管１６が固定されている。
【００１０】
前記第１のガス導入管１４Ａは、ホルダ１２の外側のテフロン（登録商標）により形成されたジョイント１７を介して外部のガス導入管１４Ｂと接続されている。前記第２のガス導入管１５の先端部は略Ｕ字状に折曲げられ、ノズル部１５ａの先端部が逆の方向に向くように、かつ、中空管１６の中心軸線と一致するように配置されている。また、第２のガス導入管１５はテフロン（登録商標）により形成されたジョイント１８を介して外部のガス導入管１９と接続されている。
【００１１】
一方、前記中空管１６は、テフロン（登録商標）により形成されたジョイント２０を介して石英棒２１の一端と当接し、この石英棒２１の後方には、その中心軸線が互いに一致するように赤外線フレームセンサ２２が配置されている。上記のような中空管１６を利用するようにしたのは、ホルダ１２もＳｉＣであることから、中空管１６と気密封止を可能とするためである。
【００１２】
上記のような構成において、第１のガス導入管１４Ａ，１４Ｂには酸素（Ｏ２）ガス、例えば４リットル／分程度の酸素ガスを流し、また、第２のガス導入管１５，１９には水素（Ｈ２）ガス、例えば３．５リットル／分程度の水素ガスを流す。そして、プロセスチューブ１０内のプロセス温度が約８００℃に達すると燃焼が開始することになる。上記の場合、第２のガス導入管１５のノズル部１５ａがガスの導入側にＵ字状に曲がっているので、ノズル部１５ａでの燃焼炎２３の状態は、中空管１６を介して石英棒２１に伝達され、その後方に配置された赤外線フレームセンサ２２により燃焼状態が確実に監視できる。
【００１３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば第２のガス導入管の先端部をＵ字状に折曲げノズル部をガス導入側に向け、ノズル部での燃焼炎と同軸上に中空管を介して石英棒を配置し、この石英棒の後方に赤外線フレームセンサを配置するようにしたので、プロセスチューブ及びガス導入管の材質をＳｉＣとしても何等問題なくパイロジェニック燃焼方式によるプロセスチューブ内の燃焼炎の状態を容易にかつ確実に監視することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体基板処理装置の一部を示す断面図である。
【図２】従来の半導体基板処理装置の一部を示す断面図である。
【符号の説明】
５  ボート
６  ウェーハ
１０  プロセスチューブ
１１  フランジ
１２  ホルダ
１４Ａ，１４Ｂ  第１のガス導入管
１５，１９  第２のガス導入管
１６  中空管
１７，１８，２０  ジョイント
２１  石英棒
２２  赤外線フレームセンサ
２３  燃焼炎
【図１】
0003680497.tif 000002
【図２】
0003680497.tif 000003