JPH0897196A - 熱処理炉装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 縦型常圧拡散炉装置のトラップ内の水が空に
なることを防止し、拡散炉内を圧力変動がない常圧状態
に常に維持すること目的とする。 【構成】 縦型常圧拡散炉装置１において、その排水ラ
インを構成する排水パイプ５４Ａに設けられたトラップ
６０中の水が空になることを防止する空防止装置を設け
ている。その一例として、図３の空防止装置７０Ｂは電
磁開閉弁７５で構成されていて、トラップ６０の直前の
排水パイプ５４Ａに設け、縦型常圧拡散炉でのウエット
酸化の熱処理中は前記開閉弁７５を開き、ウエット酸化
以外の熱処理中は前記開閉弁７５を閉じるように制御
し、ウエット酸化以外の熱処理によって生じる熱気のト
ラップ６０への進入を遮断するようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体ウエハの表面
に絶縁膜などを成膜し、或いは不純物を拡散する熱処理
炉装置、特にウェット酸化が行える熱処理炉装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】以下の説明においては、熱処理炉装置と
してウェット酸化機能、拡散機能を備えた縦型常圧拡散
炉装置を例に挙げて説明する。先ず、図９乃至図１２を
用いて従来技術の熱処理炉装置を説明する。図９はバッ
チ式の縦型常圧拡散炉装置の主要部分の背面を示した概
念図であり、図１０は図９に示した縦型常圧拡散炉装置
の心臓部に当たる拡散炉の斜視図であり、図１１は縦型
常圧拡散炉装置の拡散炉への反応ガスの供給系、拡散炉
からの反応済ガスの排気系を示した模式図であり、そし
て図１２は図１１の縦型常圧拡散炉装置におけるトラッ
プの構造を拡大して示した模式図である。

【０００３】先ず、図９を用いて現行のバッチ式の縦型
常圧拡散炉装置１の構成の概略を説明する。この縦型常
圧拡散炉装置１は匡体２内が上下２段の部屋３、４に分
かれており、上段の部屋３はほぼ円筒状の空間で構成さ
れている。部屋３の内部周面にはヒーター５、過温検知
用熱電対６、温度制御用熱電対７、そしてこの図９には
示していないが、図１０に示した石英製チューブ２０と
が設置されている。即ち、部屋３の内部周面とチューブ
２０との間に前記ヒーター５、温度検知用熱電対６、温
度制御用熱電対７とが存在し、この部屋３全体を拡散炉
と称している。

【０００４】下段の部屋４は或るバッチの半導体ウエハ
Ｓを出し入れする部屋で、それらの半導体ウエハＳは下
降している石英製ボート８に水平状態で等間隔に積み重
ねて収納され（図１０）、また半導体ウエハＳに成膜が
施された後、この下降状態にある石英製ボート８から取
り出されるように構成されている。

【０００５】また前記のように、石英製ボート８はエレ
ーベータ装置（図示していない）で下段の部屋４から上
段の部屋３へ上昇でき、また逆に下降できるように構成
されていて、半導体ウエハＳを収納した石英製ボート８
を上段の部屋３に上昇させ、その状態で各半導体ウエハ
Ｓを前記ヒーター５で加熱し、上段の部屋３に供給され
た反応ガスの化学反応の元に各半導体ウエハＳの表面に
不純物を拡散したり、水素ガス、酸素ガス、窒素ガスな
どを供給して半導体ウエハＳの表面を酸化する。符号９
は、前記上下両段の部屋３、４間に在る反応ガスのガス
導入口であり、符号１０は反応後のガスの排気口であ
る。

【０００６】前記チューブ２０は、図１０に拡大図示し
たように、透明な石英製の外管２１とやはり透明な石英
製の内管２５とからなり、両者は僅かな間隔を開けて同
心円状に支持されている。これらの支持は後記する支持
フランジ３０により行われている。前記外管２１は上端
部２２がドーム状に閉鎖され、下端部２３が開口してお
り、その開口の周縁にフランジ２４が形成された円筒状
の構造に構成されている。一方、前記内管２５は、その
上端部（図示されていない）も下端部２６も開口してお
り、その周縁にフランジ２７が形成された円筒構造で構
成されている。

【０００７】前記支持フランジ３０は外管２１及び内管
２５を上段の部屋３内に固定する手段である。この支持
フランジ３０はその断面がコの字型の形状をしており、
そのコの字の上端部３１に環状溝３２が形成されてお
り、またコの字の支持フランジ３０の内周面に環状フラ
ンジ３３が形成されていて、前記環状溝３２には前記外
管２１のフランジ２４が挿入され、Ｏリング（図示して
いない）で封止、固定され、また前記環状フランジ３３
には前記内管２５のフランジ２７が載置され、固定され
ている。符号４０は昇降するキャップで、その上面周辺
部にＯリング４１が装着されており、このキャップ４０
に石英製ボート８を載せ、部屋４と部屋３との間を昇降
させている。

【０００８】ガス反応中は、拡散炉内は常圧状態で、７
００〜１０００°Ｃの高温に保たれ、反応ガスが前記ガ
ス導入口９から前記内管２５内に導入され、図１０に示
した矢印Ａの上昇流となって各半導体ウエハＳ間に拡散
し、各半導体ウエハＳ上で反応、成膜される。未反応ガ
ス及び反応済のガスはその内管２５の上端部の開口から
出て、前記外管２１の上端部２２であるドームで反転
し、矢印Ｂで示したように、内管２５及び外管２１の間
を通過して、前記ガス排気口１０から排気される。

【０００９】図１１に示したように、不図示の複数枚の
半導体ウエハＳが石英製ボート８に収納され、キャップ
４０が上昇して内管２５内に装着され、封止される。複
数種のガス供給源からの反応ガス、図１１に示した場合
は窒素ガスＮ₂ 、水素ガスＨ ₂ 、酸素ガスＯ₂ などはそ
れぞれのガス配管５０を通じ、マスフローコントローラ
５１で流量が計量されて、順次、供給パイプ５２を通じ
て前記ガス導入口９から拡散炉の内管２５へ供給され
る。この反応ガスの供給及び拡散炉の制御はコントロー
ラ５３で行われる。

【００１０】例えば、コントローラ５３からのプログラ
ムされた制御信号で前記石英製ボート８を上昇させて拡
散炉に装着し、その後チューブ２０内を、例えば、８０
０°Ｃ程度に加熱し、次に、チューブ２０内に所定の時
間内で、例えば、窒素ガスＮ ₂ を５リットル、酸素ガス
Ｏ₂ を５リットル、水素ガスＨ₂ 及び酸素ガスＯ₂ を５
リットル、順次供給し、そして半導体ウエハＳの表面処
理後、前記石英製ボート８を降下させて半導体ウエハＳ
を取り出すというプログラム制御を行う。

【００１１】前記ガス排気口１０には排気パイプ５４が
接続されており、この排気パイプ５４は工場内に敷設さ
れた共通の酸排水ライン５５に接続される酸排水パイプ
５４Ａと酸排気パイプ５４Ｂに分岐している。そして前
記酸排水パイプ５４Ａにはトラップ６０が接続されてい
て、熱処理の内、水素燃焼酸化（以下、「ウエット酸
化」と記す）時に発生する水を溜める。また、前記のよ
うに酸素ガスＯ₂ によるドライ酸化や窒素ガスＮ₂ によ
るアニールが行われるが、それらの熱処理時に発生する
酸排気ガスは酸排気パイプ５４Ｂを通じて外部に排出さ
れるように構成されている。

【００１２】通常、前記トラップ６０は、図１２に示し
たような構造で構成されている。即ち、トラップ６０は
円筒状で無蓋の内容器６１とこれより径が大きく、長さ
も長い円筒状で有蓋の外容器６２との二重構造になって
いる。そして前記内容器６１の上方周面に複数の溢水孔
６３が開けられている。前記酸排水パイプ５４Ａは外容
器６２及び内容器６１の上方から、そしてこの内容器６
１の底の方に挿入されており、また、外容器６２の底か
ら酸排水ライン５５に接続されている酸排水パイプ５４
Ｃが出ている。

【００１３】従って、酸排水パイプ５４Ａから水はトラ
ップ６０の内容器６１に収容され、その水は溢水孔６３
から溢れ出して外容器６２に流れ、その流れ出した水は
酸排水パイプ５４Ｃから酸排水ライン５５に排出される
ことになる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】前記拡散炉の排気、排
水系は、その拡散炉でウエット酸化時に発生する水を溜
め、酸排水ライン５５からのミスト等の逆流を防止する
役割を担っているが、熱処理の種類が前記のようにウエ
ット酸化からドライ酸化やアニールに変わった場合、こ
れらの熱処理時には水の発生はなく、高温の酸排気ガス
が排出されるので、前記トラップ６０に溜まっている水
がこの高温の酸排気ガスによって蒸発してしまう。この
ため、酸排気の能力がウエット酸化時と同じであれば、
拡散炉の引きが弱くなり、更には酸排水ライン５５のミ
スト等も酸排気の方に吸い上げられてしまうことにな
り、この結果、拡散炉内で圧力変動が生じ、酸化レート
が変わって半導体ウエハＳの表面に形成しようとする酸
化膜の膜厚が一定にならなかったり、良質の酸化膜を生
成することができなくなる。この発明の熱処理炉装置は
このような問題点を解決することを課題とするものであ
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】従って、この発明の熱処
理炉装置はその排水ラインを構成する排水パイプに設け
られたトラップ中の水の蒸発を防止する空防止装置を設
けて、前記課題を解決している。その空防止装置の第１
の手段は冷却装置で構成されていて、前記トラップに挿
入している排気パイプの一部及びトラップ全体を給排水
口を備えた冷却管で覆い、熱処理炉でのウエット酸化時
以外の熱処理中は前記冷却管に冷却水を供給し、ウエッ
ト酸化時以外の熱処理中に発生する酸排気ガスの温度、
及び前記トラップ中の水の温度の上昇を防止するように
した。また、その空防止装置の第２の手段は弁で構成さ
れていて、前記トラップの直前の排水パイプに設けられ
ており、熱処理炉でのウエット酸化の熱処理中はこの弁
を開き、ウエット酸化以外の熱処理中はこの弁を閉じる
ように制御し、ウエット酸化以外の熱処理によって生じ
る熱気の前記トラップへの進入を遮断する構造を採って
いる。前記弁の開閉は熱処理炉の熱処理の態様に連動し
て自動的に開閉されるように構成してもよい。更にま
た、前記空防止装置の第３の手段は前記トラップ内に給
水ラインから配管された、下端部に止水栓を備えた給水
パイプと、前記トラップ内の水位を検出する検出装置と
から構成されており、前記止水栓が前記トラップ中の水
位に応じて開閉される構造を採っている。更にまた、前
記空防止装置の第４の手段はフロートを前記トラップ内
に浮かせて構成されていて、そのフロートはトラップに
形成された溢水孔を開閉でき、そのトラップの内壁に沿
って上下できる構造を採っている。そして更にまた、前
記空防止装置の第５の手段はトラップ内に配管されたパ
イプの途中に設けた開閉バルブを僅かに開けて最小限の
水を、常時、前記トラップ内に給水する構造を採ってい
る。

【００１６】

【作用】従って、この発明の熱処理炉装置によれば、前
記トラップ内の水の蒸発を防止でき、或いは、常時、ト
ラップ内へ給水する状態にあるので、トラップ内が空に
なることはなく、従って、拡散炉内を圧力変動がない常
圧状態に常に維持でき、また、酸排水ラインからのミス
トの逆流を防止することもできる。

【００１７】

【実施例】次に、図１乃至図９を用いて、この発明の熱
処理炉装置を、その一例として縦型常圧拡散炉装置を挙
げて説明する。図１はこの発明の縦型常圧拡散炉装置に
おけるトラップ内の水の空防止装置の第１実施例の一部
断面斜視図であり、図２はこの発明の縦型常圧拡散炉装
置におけるトラップ内の水の空防止装置の第２実施例の
斜視図であり、図３は縦型常圧拡散炉装置の拡散炉への
反応ガスの供給系、拡散炉からの反応済ガスの排気系を
示し、図２に示したトラップ内の水の空防止装置を制御
する系統を表した模式図であり、図４はこの発明の縦型
常圧拡散炉装置におけるトラップ内の水の空防止装置の
第３実施例の概念的な断面側面図であり、図５はこの発
明の縦型常圧拡散炉装置におけるトラップ内の水の空防
止装置の第４実施例の概念的な断面側面図であり、図６
はこの発明の縦型常圧拡散炉装置におけるトラップ内の
水の空防止装置の第５実施例の概念的な断面側面図であ
り、図７はこの発明の縦型常圧拡散炉装置におけるトラ
ップ内の水の空防止装置の第６実施例の概念的な断面側
面図であり、そして図９はこの発明の縦型常圧拡散炉装
置におけるトラップ内の水の空防止装置の第７実施例の
概念的な断面側面図である。なお、従来技術の縦型常圧
拡散炉装置と同一の部分には同一の符号を付し、それら
の説明を省略する。

【００１８】先ず、図１を用いて、この発明の第１の実
施例であるトラップ内の水の空防止装置７０Ａを説明す
る。この実施例では、前記空防止装置７０Ａはトラップ
６０の全面を包囲した水密の冷却容器７１とトラップ６
０の上方の酸排水パイプ５４Ａの一部分を包囲した水密
の冷却パイプ７２とから構成されており、この冷却パイ
プ７２と前記冷却容器７１とを連通、接続して、冷却容
器７１の底面部の側面に形成された給水口７３から冷却
水を給水し、冷却パイプ７２の上端部の周面に形成され
た排水口７４から排水して、前記トラップ６０及びその
上部の酸排水パイプ５４Ａを冷却するようにしている。

【００１９】この空防止装置７０Ａを用いると、拡散炉
でウエット酸化以外の熱処理が行われている場合でも、
トラップ６０内の水を冷却することができ、その蒸発を
防止することができる。また、前記冷却水の給水を後記
の第２の実施例で説明するように、前記コントローラ５
３の拡散炉の制御に応じて自動的に切り換えるようにし
てもよい。この空防止装置７０Ａは構成が簡単であるの
で、容易に既存の設備に取り付けることができる。

【００２０】次に、この発明の第２の実施例であるトラ
ップ内の水の空防止装置７０Ｂを図２及び図３を用いて
説明する。この実施例では、空防止装置７０Ｂは開閉弁
７５である。この開閉弁７５はトラップ６０の上方の酸
排水パイプ５４Ａ中に挿入し、拡散炉がウエット酸化で
作動している時には、前記開閉弁７５を開け、排気パイ
プ５４から排出されてくる水蒸気を酸排水パイプ５４Ａ
へ流し、トラップ６０内で水蒸気から変じた水を溜める
ことができ、ウエット酸化以外の熱処理で作動している
時には、前記開閉弁７５を閉じて排気パイプ５４から排
出されてくる高温の反応ガスを酸排気パイプ５４Ｂの方
へ排気するようにすると、前記トラップ６０内の水の蒸
発を防止でき、トラップ６０が空になることを防止でき
る。

【００２１】前記開閉弁７５の開閉は、図３に示したよ
うに、コントローラ５３のプログラム制御と連動して行
うことができる。即ち、図１１で例示したコントローラ
５３のプログラム制御信号でマスフローコントローラ５
１が制御され、このマスフローコントローラ５１の制御
の基で流量が調節されて水素ガスＨ₂ が流出した時点を
検出し、その検出して発生した電気信号で前記開閉弁７
５を開ける。この場合の開閉弁７５は電磁開閉弁で構成
する。水素ガスＨ₂ の供給が停止し、他の反応ガス
Ｎ₂ 、Ｏ₂ などが供給される熱処理の場合には、前記マ
スフローコントローラ５１から電気信号は発生せず、従
って前記開閉弁７５は閉じた状態に維持されるので、ト
ラップ６０内の水は排気パイプ５４から排気される高温
の排気ガスで蒸発することがない。

【００２２】次に、この発明の第３の実施例であるトラ
ップ６０内の水の空防止装置７０Ｃを図４を用いて説明
する。この実施例の空防止装置７０Ｃは、純水などの水
源に接続されたパイプ７６をトラップ６０の内容器６１
（図４ではトラップ６０の内容器６１のみを示した）内
に挿入し、一方、基端が内容器６１の内壁の前記パイプ
７６の下端開口７６Ａの高さ位置で上下方向に回動自在
に支持され、先端に浮き７７が固定され、そしてその浮
き７７が水平位置に浮上した時、前記パイプ７６の下端
開口７６Ａを閉じることができる止水栓７８を前記基端
寄りに固定された杆７９とで構成されている。

【００２３】図４Ａに示した状態はトラップ６０の内容
器６１内に酸排水パイプ５４Ａからの水Ｗが十分に溜ま
って溢水孔６３から溢水していて、前記浮き７７が浮上
して、その動作で前記杆７９の基端を基点に回動し、前
記止水栓７８がパイプ７６の下端開口７６Ａを塞いでい
る状態を示している。この状態は拡散炉の熱処理がウエ
ット酸化状態にある場合であって、酸排水パイプ５４Ａ
からの水Ｗが次々に内容器６１に溜められる。一方、図
４Ｂに示した状態は拡散炉がドライ処理時に生じる状態
であって、酸排水パイプ５４Ａに高温の酸排気ガスが進
入し、その高温の温度で水Ｗが蒸発した状態を示してい
る。この状態になると、前記浮き７７は水面（または水
位）Ｗｈの高さに応じて下がり、その結果、前記止水栓
７８がパイプ７６の下端開口７６Ａから離れる、即ち、
下端開口７６Ａを開くのでパイプ７６を通じて常時給水
されている水が流れ出ることになり、トラップ６０内の
水Ｗが空になる状態を防ぐ。図４では、水面Ｗｈの高さ
が極端に表現されており、実際には、その水面Ｗｈは前
記パイプ７６の下端開口７６Ａの高さ位置付近で僅かに
上下するだけである。

【００２４】図５には、この発明の第４の実施例である
トラップ６０内の水の空防止装置７０Ｄを示した。この
実施例の空防止装置７０Ｄはパイプ７６の下端開口７６
Ａを塞ぐ前記止水栓７８に代わり止水栓８０を用いた。
この止水栓８０は、図５Ｃ及び図５Ｄに拡大して図示し
たように、円筒型或いは直方体型の容器８１の上端面に
形成された孔８２にパイプ７６が挿入されていて、パイ
プ７６の下端開口７６Ａの回りに水平に形成された鍔７
６Ｂで前記容器８１が抜け落ちないような構造になって
いる。そしてこの容器８１の中間部に複数の給水口８３
が形成されており、また、この容器８１の底面に浮き８
４が固定されて構成されている。

【００２５】次に、このような構成の空防止装置７０
Ｄ、即ち、止水栓８０の動作を説明する。今、図５Ａ及
び図５Ｃに示したように、ウエット酸化時やトラップ６
０の内容器６１に十分に水が溜まっている場合には、前
記止水栓８０は浮き８４の作用で浮き上がり、パイプ７
６の下端開口７６Ａがその浮き８４で閉じられる。従っ
て、パイプ７６からは純水の供給が止められ、酸排水パ
イプ５４Ａからの水が内容器６１に溜まって行くことに
なる。

【００２６】しかし、ドライ酸化時やアニール時のよう
なウエット酸化時以外の場合には、図５Ｂ及び図５Ｄに
示したように、排気パイプ５４からの高温の酸排気ガス
により内容器６１内の水が蒸発し、その水面Ｗｈが下が
り、極端な場合、容器８１はパイプ７６の下端開口７６
Ａに形成された鍔７６Ｂで宙づりになった状態になる。
即ち、浮き８４の上面は前記パイプ７６の下端開口７６
Ａから離れ、開口した状態になるので、パイプ７６から
前記給水口８３へと純水が給水できることになり、内容
器６１内の水の水位Ｗｈが上昇することになる。このよ
うにして、この実施例の空防止装置７０Ｄはトラップ６
０内に水を供給し続ける。この図４でも、水面Ｗｈの高
さが極端に表現されており、実際には、その水面Ｗｈが
僅かに下がった場合に容器８１が僅かに下がだけであ
る。

【００２７】次に、図６に、この発明の第５の実施例で
あるトラップ６０内の水の空防止装置７０Ｅを示した。
この実施例の空防止装置７０Ｅは、パイプ７６の下端部
の内周面に、球状の浮き８４（止水栓）の大きさの２倍
以上の間隔を開けてストッパ８５Ａ及び８５Ｂを形成
し、これらストッパ８５Ａ及び８５Ｂの中間の周面に複
数の給水口７６Ｃを形成し、そしてその中間部に浮き８
４が挿入されて構成されている。

【００２８】このような構成の空防止装置７０Ｅが前記
トラップ６０内に挿入されており、図６Ａ及び図６Ｃに
示したようなウエット酸化時やトラップ６０の内容器６
１にパイプ７６に開けた給水口７６Ｃの位置以上に水面
Ｗｈが来るほど十分に水が溜まっている場合には、浮き
８４はストッパ８５Ａまで浮き上がって止まり、パイプ
７６がその浮き８４で閉じられる。従って、パイプ７６
からは純水の供給が止められ、酸排水パイプ５４Ａから
の水が内容器６１に溜まって行くことになる。

【００２９】しかし、ウエット酸化時以外の場合には、
図６Ｂ及び図６Ｄに示したように、排気パイプ５４から
の高温の酸排気ガスが酸排水パイプ５４Ａに流れ込み、
この高温の酸排気ガスにより内容器６１内の水が蒸発し
てその水面Ｗｈが下がると、前記浮き８４もストッパ８
５Ｂまで下がるので、前記給水口７６Ｃが開き、パイプ
７６から内容器６１へと純水が給水できる状態になり、
内容器６１内の水の水位Ｗｈが上昇することになる。こ
のようにして、この実施例の空防止装置７０Ｅはトラッ
プ６０内に水を供給し続ける。この図４でも、水面Ｗｈ
の高さが極端に表現されており、実際には、その水面Ｗ
ｈが僅かに下がった場合に浮き８４が僅かに下がだけで
ある。

【００３０】最後に図７を用いて、第６の実施例の空防
止装置７０Ｆを説明する。この実施例の空防止装置７０
Ｆは内容器６１内に上下動できるように嵌め込まれた平
板状の浮き（止水栓）８８で構成されている。そしてこ
のフロート８８の厚みは内容器６１の周面に形成された
前記溢水孔６３の径より十分に厚く、その下面には前記
複数の溢水孔６３の上半分に相当するやや大きめの円弧
状の凹溝８７が、溢水孔６３と同数、同間隔で形成され
ている。

【００３１】従って、図７Ａに示したウエット酸化時や
トラップ６０の内容器６１内に十分に水が溜まって溢水
孔６３から溢水している場合には、フロート８８はその
凹溝８７が溢水孔６３の上方に来るまで上方に浮き上が
り、溢水孔６３が開けられた状態になる。従って、酸排
水パイプ５４Ａからの水Ｗは内容器６１に溜まり、多く
なると溢水孔６３から流出する。

【００３２】しかし、ウエット酸化時以外の場合には、
図７Ｂに示したように、排気パイプ５４からの高温の酸
排気ガスが酸排水パイプ５４Ａに流れ込み、この高温の
酸排気ガスにより内容器６１内の水Ｗが蒸発してその水
面Ｗｈが下がると、前記フロート８８も下がって、その
フロート８８の側面で前記溢水孔６３を閉じることにな
り、内容器６１内の水Ｗの水位Ｗｈをそれ以上に下げな
い。このようにして、この実施例の空防止装置７０Ｆは
トラップ６０内の水が空になるのを防止できる。

【００３３】以上、図４に例示した第３実施例の空防止
装置７０Ｃ、図５に示した例示した第４実施例の空防止
装置７０Ｄ、図６に例示した第５実施例の空防止装置７
０Ｅ、そして図７に示した例示した第６実施例の空防止
装置７０Ｆでは、それぞれの給水パイプ７６にそれぞれ
の形式の止水栓を設けて、ドライ酸化時にそれぞれの止
水栓を開けて給水し、トラップ６１内の水Ｗの蒸発を補
う節水構造で構成しているが、節水する必要がない場合
には、常時、トラップ６１内に少量の水を供給し続ける
ような構造の水の空防止装置を用いてもよい。

【００３４】この場合の水の空防止装置を図９に示し
た。即ち、図９に示した第７実施例の空防止装置７０Ｇ
はトラップ６１内に給水ラインからのパイプ７６を配管
し、前記トラップ６１外のそのパイプ７６に、その給水
パイプ７６内を流れる水量を調整できる開閉バルブ９０
を設け、この開閉バルブ９０を僅かに開けて、常時、即
ち、ウエット酸化時も、ドライ酸化時も、トラップ６１
内に最小限の水量の水Ｗを給水するようにする。

【００３５】このように構成すると、ドライ酸化時は蒸
発しようとするトラップ６１内に水Ｗを補給でき、ウエ
ット酸化時は、この時にも給水し続けるが、余分な水は
前記溢水孔６３を通じてこのトラップ６１外へ排水する
ことができる。従って、この空防止装置７０Ｇはその構
成が簡単であるので、設備費を低く抑えることができ
る。

【００３６】以上の説明においては、熱処理炉装置とし
て縦型常圧拡散炉装置を例示して説明したが、この発明
の熱処理炉装置はこの縦型常圧拡散炉装置に限定される
ものではなく、ウェット酸化ができる横型熱処理炉装置
にも、また、減圧熱処理炉装置にも適用できることを付
言する。

【００３７】

【発明の効果】従って、この発明の縦型常圧拡散炉装置
によれば、いずれも簡単な構造でトラップ内の水の蒸発
を防止でき、或いは、常時、トラップ内へ給水する状態
にあるので、トラップ内が空になることはなく、従っ
て、拡散炉内を圧力変動がない常圧状態に常に維持で
き、半導体ウエハの表面に形成される、例えば、絶縁薄
膜の膜厚の均一性、再現性の向上を計ることができる。
また、酸排水ラインからのミストの逆流を防止すること
もできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の熱処理炉装置におけるトラップ内
の水の第１実施例である空防止装置の一部断面斜視図で
ある。

【図２】 この発明の熱処理炉装置におけるトラップ内
の水の第２実施例である空防止装置の斜視図である。

【図３】 熱処理炉装置の拡散炉への反応ガスの供給
系、拡散炉からの反応済ガスの排気系を示し、図２に示
したトラップ内の水の空防止装置を制御する系統を表し
た模式図である。

【図４】 この発明の熱処理炉装置におけるトラップ内
の水の第３実施例である空防止装置の概念的な断面側面
図である。

【図５】 この発明の熱処理炉装置におけるトラップ内
の水の第４実施例である空防止装置の概念的な断面側面
図である。

【図６】 この発明の熱処理炉装置におけるトラップ内
の水の第５実施例である空防止装置の概念的な断面側面
図である。

【図７】 この発明の熱処理炉装置におけるトラップ内
の水の第６実施例である空防止装置の概念的な断面側面
図である。

【図８】 この発明の熱処理炉装置におけるトラップ内
の水の第７実施例である空防止装置の概念的な断面側面
図である。

【図９】 バッチ式の熱処理炉装置の主要部分の背面を
示した概念図である。

【図１０】 図４に示した熱処理炉装置の心臓部に当た
る拡散炉の斜視図である。

【図１１】 従来技術の熱処理炉装置の拡散炉への反応
ガスの供給系、拡散炉からの反応済ガスの排気系を示し
た模式図である。

【図１２】 図１１の熱処理炉装置におけるトラップの
構造を拡大して示した模式図である。

【符号の説明】

１ 従来技術の縦型常圧拡散炉装置 ８ 石英製ボート ９ ガス導入口 １０ ガス排気口 ２０ チューブ ２１ 外管 ２２ 内管 ５０ ガス配管 ５１ マスフローコントローラ ５２ 供給パイプ ５３ コントローラ ５４ 排気パイプ ５４Ａ 酸排水パイプ ５４Ｂ 酸排気パイプ ５４Ｃ 酸排水パイプ ５５ 酸排水ライン ６０ トラップ ６１ 内容器 ６２ 外容器 ６３ 溢水孔 ７０Ａ 第１実施例の空防止装置 ７０Ｂ 第２実施例の空防止装置 ７０Ｃ 第３実施例の空防止装置 ７０Ｄ 第４実施例の空防止装置 ７０Ｅ 第５実施例の空防止装置 ７０Ｆ 第６実施例の空防止装置 ７０Ｇ 第６実施例の空防止装置 ７１ 冷却容器 ７２ 冷却パイプ ７３ 給水口 ７４ 排水口 ７５ 開閉弁 ７６ パイプ ７６Ａ パイプ７６の下端開口 ７６Ｂ 鍔 ７６Ｃ 給水口 ７７ 浮き ７８ 止水栓 ７９ 杆 ８０ 止水栓 ８１ 容器 ８２ 容器８１の孔 ８３ 給水口 ８４ 浮き ８５Ａ ストッパ ８５Ｂ ストッパ ８６ 浮き（止水栓） ８７ 凹溝 ８８ フロート（止水栓） ９０ 開閉バルブ Ｓ 半導体ウエハ Ｗ 水 Ｗｈ 水面（水位）

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱処理炉装置の排水ラインを構成する排
   水パイプに設けられたトラップ中の水の空防止装置を備
   えていることを特徴とする熱処理炉装置。
2. 【請求項２】 前記空防止装置は冷却装置で構成されて
   いて、前記トラップに挿入している排気パイプの一部及
   びトラップ全体を給排水口を備えた冷却管で覆い、熱処
   理炉でのウエット酸化時以外の熱処理中は前記冷却管に
   冷却水を供給し、ウエット酸化時以外の熱処理中に発生
   する酸排気ガスの温度、及び前記トラップ中の水の温度
   の上昇を防ぐことを特徴とする請求項１に記載の熱処理
   炉装置。
3. 【請求項３】 前記空防止装置は弁で構成されていて、
   前記トラップの直前の排水パイプに設けられており、熱
   処理炉でのウエット酸化の熱処理中は前記弁を開き、ウ
   エット酸化以外の熱処理中は前記弁を閉じるように制御
   し、ウエット酸化以外の熱処理によって生じる熱気の前
   記トラップへの進入を遮断することを特徴とする請求項
   １に記載の熱処理炉装置。
4. 【請求項４】 前記弁の開閉は熱処理炉の熱処理の態様
   に連動して自動的に開閉されることを特徴とする請求項
   ３に記載の熱処理炉装置。
5. 【請求項５】 前記空防止装置は前記トラップ内に給水
   ラインから配管された、下端部に止水栓を備えた給水パ
   イプと、前記トラップ内の水位を検出する検出装置とか
   ら構成されており、前記止水栓が前記トラップ中の水位
   に応じて開閉されることを特徴とする請求項１に記載の
   熱処理炉装置。
6. 【請求項６】 前記空防止装置は前記トラップ内にその
   トラップに形成された溢水孔を開閉でき、そのトラップ
   の内壁に沿って上下できるフロートであることを特徴と
   する請求項１に記載の熱処理炉装置。
7. 【請求項７】 前記空防止装置は前記トラップ内に給水
   ラインから配管された給水パイプと、前記トラップ外の
   前記給水パイプに設けられ、その給水パイプ内を流れる
   水量を調整できる開閉バルブとから構成されており、熱
   処理中、常時、前記開閉バルブを僅かに開いて前記トラ
   ップ内に給水し続けることを特徴とする請求項１に記載
   の熱処理炉装置。