CN103290483B - 一种硅片热处理反应管及硅片热处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及硅片生产技术领域，特别涉及一种硅片热处理反应管，包括管壁和由其围成的管腔，所述管腔用于放置待热处理的硅片，一侧的所述管壁内设有使外部大气与所述管腔相连通的进气通道，另一侧的所述管壁内设有使外部大气与所述管腔相连通的出气通道。本发明还涉及一种使用该硅片热处理反应管的硅片热处理方法。本发明的有益效果是将反应管由端部进气改为侧面进气，改善了反应管内工艺气体流场的分布，尤其是使得反应管两端的工艺气体的分布差别更小，即管腔内的工艺气体分布更加均衡；最终使得工艺硅片都能够最大限度的同等地接触反应气体，从而形成较为均匀的膜厚。

Description

一种硅片热处理反应管及硅片热处理方法

技术领域

本发明涉及硅片生产技术领域，特别是一种硅片热处理反应管。

背景技术

硅片一般被用来制作半导体，在生产硅片的过程中，需要对硅片进行热处理。现有的硅片热处理装置，主要包括工艺管、硅片支撑装置、加热器等部件，使用时将硅片支撑装置放置于工艺管内，硅片水平间隔地放在硅片支撑装置上，工艺管的端部，通常为顶部，设置有工艺气体的进气口；工艺管的另一端，通常为底部，设置有工艺气体的出气口，在工艺气体与硅片接触的过程中，工艺气体与硅片表面发生反应，完成所需的热处理工艺。

为了解决以上问题，本发明做了有益改进。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明的目的是克服了现有技术进行热处理时，工艺气体与硅片接触不均匀的问题，提供了一种使管腔内的硅片与工艺气体接触得更加同等均衡的硅片热处理反应管。

本发明另一个要解决的技术问题是提供一种使用上述硅片热处理反应管对硅片进行热处理的方法。

（二）技术方案

对于一种硅片热处理反应管这一技术主题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种硅片热处理反应管，包括管壁和由其围成的管腔，所述管腔用于放置待热处理的硅片，一侧的所述管壁内设有使外部大气与所述管腔相连通的进气通道，另一侧的所述管壁内设有使外部大气与所述管腔相连通的出气通道。

进一步，所述进气通道包括进气导流管和沿所述管壁轴向延伸的进气排道，

所述进气导流管的一端设有与外部大气相连通的进气口，所述进气导流管的另一端与所述进气排道相连通，所述进气排道上设有与所述管腔相连通的进气孔；

所述出气通道包括出气导流管和沿所述管壁轴向延伸的出气排道，

所述出气导流管的一端设有与外部大气相连通的出气口，所述出气导流管的另一端与所述出气排道相连通，所述出气排道上设有与所述管腔相连通的出气孔。

进一步，所述进气导流管设置在所述管壁的外表面。

进一步，所述进气导流管与所述进气排道相连通的位置位于所述管壁轴向的中点，所述出气导流管与所述出气排道相连通的位置位于所述管壁轴向的中点。

进一步，所述进气口和所述出气口均位于所述管壁同一端的外表面上。

进一步，所述进气孔为沿所述管壁轴向等间距排布的多个气孔。

进一步，所述进气孔为沿所述管壁轴向从所述管壁的中点向所述管壁的两端排布密度逐渐增大的多个气孔。

进一步，所述进气排道的设有所述进气孔一侧的排道为疏松多孔介质。

进一步，所述管腔内的硅片与所述出气孔之间还设有均流板。

进一步，所述均流板为弧板，该弧板的弧顶靠近所述管腔内的硅片。

对于一种硅片热处理方法这一技术主题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种硅片热处理方法，包括如下步骤：

S1：将任一所述的硅片热处理反应管竖直立置；

S2：将待热处理的硅片置于所述管腔内；

S3：从所述进气通道向所述管腔通入工艺气体；

S4：所述工艺气体进入所述管腔与所述待热处理的硅片接触并发生反应；

S5：从所述出气通道回收与所述待热处理的硅片反应后的工艺气体。

（三）有益效果

与现有技术和产品相比，本发明有如下优点：

1、将反应管由端部进气改为管壁侧面进气，改善了反应管内工艺气体流场的分布，尤其是使得反应管两端的工艺气体的分布差别更小，即管腔内的工艺气体分布更加均衡；最终使得工艺硅片都能够最大限度的同等地接触反应气体，从而形成较为均匀的膜厚。

2、由于反应管经常立置使用，现有的反应管从顶端进气，那么底端当然还要设置或外接出气管路，很不方便，而本发明的进气通道、出气通道均在管壁的侧面，避免了在反应管的底端再设置管路的问题。

3、进一步通过设置进气排道，并在进气排道上设置多个气孔，可使得管腔内的工艺气体更进一步保持均匀。

4、进一步将进气导流管设置在管壁外表面，可使得工艺气体在反应前进行预热，提高了反应质量和反应速率。

附图说明

图1是本发明的轴测图；

图2是本发明的俯视示意图；

图3是本发明的进气孔的第一种排布方式；

图4是本发明的进气孔的第二种排布方式；

图5是本发明的均流板示意图。

附图中，各标号所代表的部件如下：

1、管壁，2、管腔，3、进气口，4、进气导流管，5、进气排道，6、出气排道，7、出气导流管，8、出气口，9、均流板，10、进气孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做一个详细的说明。

如图1所示的一种硅片热处理反应管，包括管壁1和由管壁1围成的管腔2，管腔2用于放置待热处理的硅片，一侧的管壁1内设有使外部大气与管腔2相连通的进气通道，另一侧的管壁1内设有使外部大气与管腔2相连通的出气通道。与现有技术相比，本发明相当于将进气方式由一端管口进、另一端管口出改为了从管壁侧面进入，改善了硅片热处理反应管管腔内气体流场的分布，特别是使得反应管两端的工艺气体的分布差别更小，硅片都能够最大限度的同等接触工艺气体，从而形成较为均匀的膜厚。

关于进气通道和出气通道可采用下面的实施方式：

实施例1：

如图1、2所示，进气通道包括进气导流管4和沿管壁轴向延伸的进气排道5，由于轴测图显示角度的原因，进气排道5被管壁1挡住，可结合参考图2中的大体位置，进气排道5与出气排道6优选为相对称的结构，即进气排道5位于出气排道6的对侧，其样式与图1的出气排道6类似。进气导流管4的一端设有与外部大气相连通的进气口3，进气导流管4的另一端与进气排道5相连通，进气排道5上设有与管腔2相连通的进气孔10。也就是说，按照工艺气体流入管腔2来说，进气口3、进气导流管4、进气排道5、进气孔10和管腔2依次相连通，因此，可通过在进气口3通入工艺气体，通入的工艺气体经进气导流管4和进气排道5、并通过进气排道5上的进气孔10进入管腔2，然后与硅片发生反应。

其中，进气孔10为沿管壁轴向等间距排布的多个气孔。如图3所示，从进气排道5到管腔2之间开有多个气孔，这些气孔排成一竖列，即多行一列，各气孔彼此的间距相等，目的是使得工艺气体从进气排道5更加均匀的进入管腔2。当然，每行并不限于只有一个气孔，还可以是多行多列，但尽量保证行与行之间的距离相等，例如形成网眼形式阵列的气孔。制作成本也相对较低。

另外，进气孔10的形式还可作出一定变化，例如，进气孔10为沿管壁轴向从管壁的中点向管壁的两端排布密度逐渐增大的多个气孔。可参见图4所示，越靠近上下两端的气孔分布密度越大。这样设置的出发点是，在进气导流管4附近的气孔分布较少，远离进气导流管4的位置气孔分布较多。这种气孔分布有效的保证了沿反应管轴向上进气的均匀性，但制作成本较前种可能会略高。

类似的，出气通道包括出气导流管7和沿管壁轴向延伸的出气排道6，出气导流管7的一端设有与外部大气相连通的出气口8，出气导流管7的另一端与出气排道6相连通，出气排道6上设有与所述管腔相连通的出气孔。与进气通道的道理类似，按照工艺气体流入管腔2来说，管腔2、出气孔、出气排道6、出气导流管7和出气口8依次相连通，因此，工艺气体从管腔2内另一侧的出气孔流出，经过出气排道6、出气导流管7和出气口8后回收。

进气口3和出气口8可以都设置在管壁1外表面的底部，这是为了安装和使用的方便，当然还可以设置在管壁的其他部位，但为了方便的从外部加气和排气，一般来说，进气口3和出气口8的开口一般应开在管壁1的外表面。

从图1可以看出，进气导流管4是沿着管壁外表面向上延伸到管壁轴向的中点处，然后贴管壁转过90度，其目的是使得工艺气体在进入管腔之前得到预热，由于一般都是采用辐射方式从反应管的外部对反应管进行加热，因此让工艺气体贴着管壁外表面流动，充分利用了能量，加热效果更好，工艺气体在得到预热后，可以与硅片的反应效果更好。

进一步的，进气导流管4与进气排道5相连通的位置位于管壁轴向的中点，其目的是，优选使工艺气体从中间进入进气排道5，目的是使得在进气排道5内的流场分布尽量均衡，为工艺气体下一步进入管腔提供一个好的前提环境和缓冲区域。出气导流管7与出气排道6如此设置的目的与此类似，即利于管腔2内的工艺气体的排出也尽量保持均衡。

实施例2：

与实施例1的区别是，进气导流管4是在管壁内表面设置的管路，即从进气口3开始，进气导流管4先穿过管壁并贴在管壁内表面上升到管壁中间高度处，再贴管壁内表面转过90度，引入进气排道5，进气排道5是内管壁上沿管轴向延伸开设的一条凹槽，凹槽开口还竖直设有一块表面具有细小气孔的疏松多孔介质，例如疏松多孔石英板，利用其自身疏松多孔的特性来实现进气孔10，而且进气孔10采用疏松多孔介质这种小孔密排布的形式，不仅透气均匀性能好，还可使混在工艺气体中的微小颗粒被气孔过滤掉，也就是说，还会起到对工艺气体的过滤作用，可以提高工艺气体纯度，进一步保证工艺质量。

另外，为了使得进入管腔内与硅片进行反应的工艺气体在反应管的断面上尽量均匀分布，图2中管腔2内的靠近出气孔处还设置有均流板9。如图5所示，均流板9是一块弧板，安装时，该弧板的弧顶靠近管腔内的硅片。即图2中，均流板的中部从出气孔向管腔2中心方向弯曲，该弧形板四个边角处各设有一个翅片，然后采用焊接方式将各翅片焊接在管壁1的内表面上，这样可以牢固的将均流板9固定在管腔内。均流板9的作用是，可以分散从进气侧吹出来的工艺气体，防止工艺气体过于集中的从待热处理的硅片的中心通过，最终使得硅片各部位反应更加均匀。

在本领域技术人员所知范围内，上面的实施例1和实施例2中介绍的实施手段可以合理组合替换，得到新的实施方式，例如，实施例1的管腔里也可设有均流板，实施例2中采用实施例1的进气孔的排布，等等。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种硅片热处理反应管，包括管壁和由其围成的管腔，所述管腔用于放置待热处理的硅片，其特征在于：一侧的所述管壁内设有使外部大气与所述管腔相连通的进气通道，另一侧的所述管壁内设有使外部大气与所述管腔相连通的出气通道；

所述进气通道包括进气导流管和沿所述管壁轴向延伸的进气排道，

所述进气导流管的一端设有与外部大气相连通的进气口，所述进气导流管的另一端与所述进气排道相连通，所述进气排道上设有与所述管腔相连通的进气孔；

所述出气通道包括出气导流管和沿所述管壁轴向延伸的出气排道，

所述出气导流管的一端设有与外部大气相连通的出气口，所述出气导流管的另一端与所述出气排道相连通，所述出气排道上设有与所述管腔相连通的出气孔。

2.根据权利要求1所述的硅片热处理反应管，其特征在于：所述进气导流管设置在所述管壁的外表面。

3.根据权利要求1所述的硅片热处理反应管，其特征在于：所述进气导流管与所述进气排道相连通的位置位于所述管壁轴向的中点，所述出气导流管与所述出气排道相连通的位置位于所述管壁轴向的中点。

4.根据权利要求1所述的硅片热处理反应管，其特征在于：所述进气口和所述出气口均位于所述管壁同一端的外表面上。

5.根据权利要求1所述的硅片热处理反应管，其特征在于：所述进气孔为沿所述管壁轴向等间距排布的多个气孔。

6.根据权利要求1所述的硅片热处理反应管，其特征在于：所述进气孔为沿所述管壁轴向从所述管壁的中点向所述管壁的两端排布密度逐渐增大的多个气孔。

7.根据权利要求1所述的硅片热处理反应管，其特征在于：所述进气排道的设有所述进气孔一侧的排道为疏松多孔介质。

8.根据权利要求2至7任一所述的硅片热处理反应管，其特征在于：所述管腔内的硅片与所述出气孔之间还设有均流板。

9.根据权利要求8所述的硅片热处理反应管，其特征在于：所述均流板为弧板，该弧板的弧顶靠近所述管腔内的硅片。

10.一种硅片热处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：将权利要求1至9任一所述的硅片热处理反应管竖直立置；

S2：将待热处理的硅片置于所述管腔内；

S3：从所述进气通道向所述管腔通入工艺气体；

S4：所述工艺气体进入所述管腔与所述待热处理的硅片接触并发生反应；

S5：从所述出气通道回收与所述待热处理的硅片反应后的工艺气体。