CN102517565B - 直立式沉积炉管 - Google Patents

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Abstract

一种直立式沉积炉管，包括气体反应腔、气体输入管、尾气排出管以及基座，所述基座上固定有支撑架，所述支撑架具有与用于承载晶圆的晶舟上的凹槽相配合的结构，所述支撑架包括内轴和套管，所述内轴固定在基座上，所述套管套接在内轴外侧，套管适于在外力作用下绕内轴旋转。在晶舟上凹槽的摩擦力作用下，套管会绕内轴旋转，凹槽与支撑架之间的摩擦力是滚动摩擦力，滚动摩擦力远小于静摩擦力，从而减小支撑架的磨损，避免产生碎屑散落到气体反应腔，提高产品的良率。

Description

直立式沉积炉管
技术领域
本发明涉及半导体工艺制程领域，特别涉及一种直立式沉积炉管。
背景技术
在半导体的制造工艺流程中，经常需要在晶圆上沉积薄膜，例如二氧化硅层等。沉积薄膜的方法有多种，其中较为常见的一种方法是化学气相沉积法，化学气相沉积是将反应气体输送到高温沉积炉管，使其与炉管内的晶圆在一定条件下产生化学反应，以在晶圆表面沉积一层薄膜。
化学气相沉积方法常用的沉积炉管为直立式沉积炉管，如图1所示，直立式沉积炉管包括外管101、内管102、气体反应腔103、基座105、气体输入管106以及尾气排出管107。内管102和外管101之间设置有材质为石英的气体喷嘴；气体反应腔103为气体的反应腔体；晶舟104被置于气体反应腔103内，用于承载晶圆；基座105在晶舟104下方，用于支撑晶舟104和起到隔热的作用。气体输入管106将沉积反应所需的反应气体输送到气体反应腔103内以进行化学反应，并在晶圆上沉积形成需要的薄膜层，尾气排出管107用以将沉积反应产生的副产物或未反应的气体排出气体反应腔103。
基座105与晶舟104之间的连接关系如图2所示，基座105上固定有支撑架108，晶舟104上的相应位置设置有凹槽109，支撑架108与凹槽109卡接。基座105在转动装置(例如马达)的驱动下转动，通过支撑架108带动晶舟104转动。
现有的支撑架108一般采用楔形柱体结构，晶舟104上对应的位置有楔形的凹槽，支撑架108可以与凹槽卡接。图3所示为现有技术中基座105和支撑架108组合结构的俯视图，楔形柱体结构的支撑架108固定在基座105上，在基座105起动或者制动的过程中，支撑架108会受到晶舟104上凹槽较大的静摩擦力，尤其是四个顶角的位置受到的静摩擦力最大，继而会使得支撑架108发生磨损甚至断裂。如果支撑架108的碎屑进入到气体反应腔103内，还会对晶圆造成污染，降低产品的良率。
发明内容
本发明解决的问题是直立式沉积炉管基座上固定的楔形支撑架与晶舟凹槽之间摩擦，产生磨损甚至断裂，碎屑散落到气体反应腔会对晶圆造成污染，降低产品的良率。
为解决上述问题，本发明提供了一种直立式沉积炉管，包括气体反应腔、气体输入管、尾气排出管以及基座，所述基座上固定有支撑架，所述支撑架具有与用于承载晶圆的晶舟上的凹槽相配合的结构，所述支撑架包括内轴和套管，所述内轴固定在基座上，所述套管套接在内轴外侧，套管适于在外力作用下绕内轴旋转。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：基座与晶舟之间的支撑架包括内轴和套管，在晶舟上凹槽的摩擦力作用下，套管会绕内轴旋转，凹槽与支撑架之间的摩擦力是滚动摩擦力，滚动摩擦力远小于静摩擦力，从而减小凹槽对支撑架的磨损，避免碎屑散落到气体反应腔污染晶圆，提高产品的良率。
附图说明
图1是现有的直立式沉积炉管的侧视图。
图2是现有的直立式沉积炉管基座和晶舟连接关系的侧视图。
图3是现有的直立式沉积炉管基座和支撑架组合结构的俯视图。
图4是本发明的直立式沉积炉管基座和支撑架组合结构的俯视图。
图5是本发明另一个实施例的直立式沉积炉管基座和支撑架组合结构的侧视图。
图6是本发明再一个实施例的直立式沉积炉管基座和支撑架组合结构的侧视图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
正如背景技术部分所述，直立式沉积炉管的基座和晶舟的支撑架为楔形柱体结构，在转动过程中与晶舟凹槽摩擦而产生磨损，碎屑散落到气体反应腔会对晶圆造成污染，降低产品的良率。
针对上述缺陷，本发明提供了一种直立式沉积炉管，基座上固定的支撑架包括内轴和套管，当基座起动或者制动过程中，套管和凹槽之间产生摩擦，在摩擦力作用下，套管绕内轴旋转。
下面结合附图进行详细说明。
本发明直立式沉积炉管包括气体反应腔、气体输入管、尾气排出管以及基座，基座上固定有支撑架，支撑架具有与用于承载晶圆的晶舟上的凹槽相配合的结构，支撑架包括内轴和套管，内轴固定在基座上，套管套接在内轴外侧，套管适于在外力作用下绕内轴旋转。
图4所示为根据本发明的基座和支撑架组合结构的俯视图。支撑架108包括内轴110和套管111，内轴110固定在基座105上，套管111套接在内轴110上，套管111与内轴110之间有空隙，当套管111受到摩擦力作用时可以绕着内轴110旋转。套管111和内轴110之间的套接方式可以采用已知的结构和技术。晶舟上的相应位置设置有凹槽，凹槽与支撑架108卡接。当基座在旋转装置的驱动下起动或者制动时，套管111与凹槽之间有摩擦力，在摩擦力的作用下，套管111绕着内轴110旋转，凹槽与支撑架108之间的摩擦力是滚动摩擦力，滚动摩擦力远小于静摩擦力，从而降低了凹槽对支撑架108的磨损。
根据本发明的一个实施例，支撑架108是圆柱体结构，内轴110为实心圆柱体，套管111为套接在内轴上的空心圆柱体。晶舟104上的相应位置设置有圆柱体结构的凹槽109，支撑架108和凹槽109可以卡接，从而将晶舟104固定于基座105上。
根据本发明的另一个实施例，如图5所示，支撑架108是圆锥体结构，内轴为实心圆锥体，套管为套接在内轴上的空心圆锥体。晶舟104上的相应位置设置有圆锥体结构的凹槽109，支撑架108和凹槽109可以卡接，从而将晶舟104固定于基座105上。
根据本发明的再一个实施例，如图6所示，支撑架108是圆球体结构，内轴为实心圆球体，套管为套接在内轴上的空心圆球体。晶舟104上的相应位置设置有圆球体结构的凹槽109，支撑架108和凹槽109可以卡接，从而将晶舟104固定于基座105上。
上述各个实施例中，基座105上固定有一个支撑架108，晶舟104上相应位置设置有一个凹槽。
上述各个实施例中，基座105上还可以固定有多个支撑架108，各个支撑架沿基座105的圆周均匀分布，晶舟104上相应位置上设置有多个凹槽。
上述各个实施例中，内轴110和套管111可以由石英材料制成。
上述各个实施例中，内轴110和套管111也可以由碳化硅材料制成。
以下以上述直立式沉积炉管形成二氧化硅薄膜为例，对本发明直立式沉积炉管的应用及效果进一步说明。
首先，将装载晶圆的晶舟104放置于基座105上，通过将凹槽109与支撑架108对准，将晶舟104固定于基座105上，晶舟104上的晶圆具有硅衬底。
接着，对上述沉积炉管进行升温操作，将炉管内的温度升至适合的反应温度，例如600～900℃。
然后，向沉积炉管的气体反应腔中通入反应气体，例如二氯硅烷和氧化二氮，并通过马达驱动基座105旋转，带动晶舟104同向旋转，在硅衬底表面形成二氧化硅薄膜。
上述形成二氧化硅薄膜的过程中，由于支撑架108包括内轴110和与内轴套接的套管111，即使晶舟上的凹槽109与支撑架108发生滚动摩擦，也不会损伤内轴110，从而改善或避免在上述过程中产生碎屑，不会污染晶圆，提高良率。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (7)

1.一种直立式沉积炉管，包括气体反应腔、气体输入管、尾气排出管以及基座，所述基座上固定有支撑架，所述支撑架具有与用于承载晶圆的晶舟上的凹槽相配合的结构，其特征在于，所述支撑架包括内轴和套管，所述内轴固定在基座上，所述套管套接在内轴外侧，套管适于在外力作用下绕内轴旋转，且所述套管和内轴之间有空隙。
2.如权利要求1所述的直立式沉积炉管，其特征在于，所述支撑架为圆柱体结构，所述内轴为实心圆柱体，所述套管为套接在内轴上的空心圆柱体。
3.如权利要求1所述的直立式沉积炉管，其特征在于，所述支撑架为圆锥体结构，所述内轴为实心圆锥体，所述套管为套接在内轴上的空心圆锥体。
4.如权利要求1所述的直立式沉积炉管，其特征在于，所述支撑架为圆球体结构，所述内轴为实心圆球体，所述套管为套接在内轴上的空心圆球体。
5.如权利要求1所述的直立式沉积炉管，其特征在于，所述内轴和套管由石英材料制成。
6.如权利要求1所述的直立式沉积炉管，其特征在于，所述内轴和套管由碳化硅材料制成。
7.如权利要求1所述的直立式沉积炉管，其特征在于，所述基座上固定多个支撑架，所述多个支撑架均匀分布在基座的圆周上。
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