[發明專利]氫焰炬

無效

• 申請號: 95194020.1
• 申請日: 1995-07-13
• 公開（公告）號: CN1152262A
• 公開（公告）日: 1997-06-18
• 發明（設計）人: B·D·福斯特;W·J·埃里奧特;J·T·斐達
• 申請（專利權）人: 圣戈本/諾頓工業搪瓷有限公司
• 主分類號: B01J4/00
• 分類號: B01J4/00;F23D14/32;F23D14/46;C04B35/573
• 代理公司: 上海專利商標事務所
• 代理人: 張政權

發明領域

本發明涉及一種半導體器件制造業中使用的氫焰炬，具體而言，涉及一種用來在硅基片表面形成二氧化硅層的氫焰炬。

背景技術

在半導體器件制造工業中，經常必須使硅基片的表面氧化從而在表面形成二氧化硅層。通常的一種處理方法是將基片放置于加熱的無沾污容器(稱為工藝管)內并將高純度的水蒸氣注入工藝管。純凈的水蒸氣與基片表面接觸和反應從而形成所需的二氧化硅層。

純凈的水蒸氣一般由安裝在工藝管內部或者外部的氫焰炬系統產生。圖1和2表示帶有氫氣人口A和出口B以及氧氣人口C和出口D的已有技術整體式焰炬。該系統沿不同的氣路將氫氣和氧氣充人工藝管(或者外部燃燒室)，管內氣體在600℃以上的高溫下混合。高溫混合氣體產生了可燃燒，燃燒溫度最高可達1200℃從而形成水蒸氣。

有些普通的氫焰炬是復雜的整體式石英管。但是，氫氣輸送管出口處的溫度常常達到1200℃以上。這樣高的溫度再加上燃燒室內的蒸氣氣氛會引起一般石英輸送管的解體，一開始是釋放二氧化硅微粒(這會造成半導體制造工藝中的沾污)而最終會使管體的尺寸發生變化、結構遭到破壞(從而影響了氫氣的正常輸送)。

已經研制出另外一類氫焰炬，它們能在以上極端環境下使用。特別是已經出現的商用碳化硅焰炬，它可以經受水蒸氣腐蝕性環境和高溫。但是與石英相比，碳化硅要加工成復雜的形狀更加困難，從而使造價更為昂貴。

因此，需要一種價格合理并且加工簡便而又能在極端環境下使用的氫焰炬。

發明內容

按照本發明，提供了一種將兩種反應流體混合起來的流體輸送系統，它包括內部流體輸送管和外部流體輸送管，其中；

a)外管由第一種材料構成，以及

b)內管由第二種材料構成。

在較佳實施例中，第一種和第二種材料分別用熔融石英和碳化硅，并且兩者通過逆向球形接頭連接起來。

附圖的簡要說明

圖1為一般用于整體式石英管的已有技術氫焰炬的樣式；

圖2為另一種一般用于整體式石英管的已有技術氫焰炬的樣式；

圖3表示本發明氫焰炬的一個實施例；

圖4表示與工藝管相連的本發明的氫焰炬；

圖5表示逆向球形接頭的一個實施例。

實施發明的較佳方式

本發明的焰炬對系統中耐高溫性能要求較高的區域用耐熱材料(例如碳化硅)，而對加工要求較高的區域石英。因此，與整體式碳化硅焰炬相比，加工比較容易(因而也比較便宜)而與石英整體式焰炬相比更為耐用，從而克服兩者的缺點。

組成內管的第二種材料至少應能經受1200℃下含水蒸氣的環境而在性能上無明顯的退化。該材料應是氣密性的并且主要由浸漬硅的高純碳化硅、涂覆有CVD碳化硅的高純碳化硅或者整體式CVD碳化硅組成。比較好的碳化硅是CRYSTAR(TM)牌碳化硅，這可以從位于Worcester，MA的Norton公司購得。

也可以考慮用其它的耐熱陶瓷材料(例如氮化硅和氮氧化硅)做成整個內管或者作為內管涂層。在有些實施例中，內管由陶瓷基體材料和基體材料上的涂層組成，其中涂層與陶瓷基體材料相比，純度更高或者耐高溫性能更佳。

構成外管的第一種材料可以是任何易于成形的高純度石英，并且能夠經受至少600℃下含水蒸氣的環境而在性能上無明顯的下降。比較好的第一材料是玻璃。更好的是熔融石英。

在由圖3表示的一個較佳實施例中，焰炬包括一根碳化硅管1和兩根石英管2和3。利用雙面球形接頭4將這些管道連接在一起，該接頭將碳化硅管1固定在相對于石英管2和3的合適位置上并將流過系統的不同氣體隔絕開來。球形接頭4包括固定在兩個相對的內石英插座6和7(它們與碳化硅管2和3連為一體)之間的碳化硅球形部分5(與碳化硅管1連為一體)。第一石英管2帶有一個容納氧氣氣流經過的人口14，該石英管留出了足夠的空隙使碳化硅管1通過，而氧氣可以流過由第一石英管2的內徑和碳化硅管2的外徑限定的環形空間。在第一石英管2的相對一端是另一個可以與將要進行所需燃燒的工藝管(未畫出)連接起來的內插座。第二石英管3帶有一個容納氫氣氣流通過的人口12。在有些實施例中，還在焰炬內部安裝了熱電偶13。

現在參見圖4，碳化硅管1的長度能使其穿過第一石英管2并進人工藝管11，從而使得從碳化硅管1尖端9出來的氫氣位于工藝管11內合適的位置上。為了方便安裝，碳化硅管1的外徑和尖端9應能穿過第一石英管2。尖端9可以采用各種通用的結構來控制和引導出來的氫氣氣流。