CN103426796A - 通过激光焊接与石英管安装环一体制作的歧管及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种通过激光焊接与石英管安装环一体制作的歧管及制造方法，该歧管通过激光焊接而制作成与石英管安装环成一体，更详细而言，提供一种石英管安装环一体型歧管及其制造方法，其中，在半导体制造工序中待安装石英管的石英管安装环通过激光焊接而一体制作在歧管上。

Description

通过激光焊接与石英管安装环一体制作的歧管及制造方法

技术领域

本发明涉及一种半导体制造用歧管，更详细而言，涉及一种在半导体制造工序中待安装石英管的石英管安装环通过激光焊接而一体制作在歧管上的石英管安装环一体型歧管及其制造方法。

背景技术

作为用于制造半导体元件的热处理工序有：用于对硅表面进行氧化的氧化工序；用于使杂质扩散的扩散工序；在半导体基板上蒸镀规定物质的化学气相蒸镀工序；及以均匀扩散、再结晶等为目的进行的退火（annealing）工序等。为了执行如上半导体制造工序，必须使用高温炉（furnace）。

使用高温炉来进行的通常的扩散工序是对晶片进行加热来进行的，但因此时施加的高温热，对象晶片上会产生致命缺陷。

因此，最近广泛利用如下补救措施：利用石英管（QUARTZ TUBE），以包围对象晶片的状态在高温炉中进行扩散工序，从而防止晶片上有可能产生的缺陷。

另一方面，在高温炉中，供气管和排气管以歧管（或内管）为媒介而与反应腔室连结，该歧管（或内管）通过固定凸缘之类的机构而连结于反应腔室的下端。

在此，石英管是内部中空且长度较长的圆筒状，其在歧管的内侧与歧管呈同心圆状配置且在高温炉内部垂直设置。

关于此，韩国公开专利公报公开号第10-2007-0060252号（专利文献1）中公开了石英管（反应管）以安装于歧管的状态设置于高温炉内部的结构。

所述专利文献1中没有明确地公开石英管安装于歧管上的结构，其中记载着以同心圆状垂直配置于歧管上的石英管被安装于在歧管的内周面上设置的石英管安装环的上表面。

关于此，图1a及图1b中示出了上述以往的歧管和设置于歧管的内周面上的石英管安装环的构造。图1a是表示石英管安装环被设置于歧管之前的分解状态的分解立体图，图1b是表示石英管安装环与歧管结合之后的状态的结合立体图。

如图1a及图1b所示，石英管安装环20是与歧管主体10分体制作的，具有嵌扣固定于歧管主体10的内周面上的构造。

为此，呈环形态的石英管安装环20中，在其外周面隔着一定间隔形成多个以一定长度突出形成的嵌扣件21。并且，在歧管主体10的内周面，沿着歧管主体10的内侧整周形成提供待安装石英管安装环20的安装面的凸缘部12，在凸缘部12的上表面以与嵌扣件21相对应的个数及位置形成多个待嵌扣固定石英管安装环20的嵌扣件21的卡止突起11。

由此具有如下构造：若在石英管安装环20的各嵌扣件21不与形成于歧管主体10的内侧的各卡止突起11发生干扰的位置上，在将石英管安装环20沿着从歧管主体10的上方朝向下方的方向安装于凸缘部12的上表面的状态下使其以一定角度旋转，则会以石英管安装环20的嵌扣件21嵌扣到凸缘部12的上表面与卡止突起11的下表面之间的空间的方式完成嵌扣固定。

然而，这种石英管安装环20被嵌扣固定到歧管主体10上的以往固定构造中，在石英管安装环20已被嵌扣固定于歧管主体10的状态下，由于歧管主体10的内周面与石英管安装环20的外周面之间的间隙（图1b的′A′）、即未形成有嵌扣件21的石英管安装环20的外周面与未形成有卡止突起11的歧管主体10的内周面之间的空间而会产生间隙（图1b的′A′），进行扩散工序时产生的微细异物（烟雾、微粒等）浸入并沉积于这种间隙中，因此存在工序中发生产品品质不良的问题。

另外，关于石英管安装环20，形成于其外周面的嵌扣件21被嵌扣到歧管主体10的凸缘部12与卡止突起11之间的空间，从而能够进行向左右方向的移动而限制向上部的移动，因此在歧管主体10的内部发生向左右方向的游击即晃动。由此安装于石英管安装环20的石英管（未图示）在工序中也发生向左右方向的晃动，因此存在发生产品品质不良的问题。

专利文献1：韩国公开专利公报公开号第10-2007-0060252号（2007.07.16.公开）

发明内容

本发明是为了解决这种问题而完成的，其目的在于提供一种石英管安装环一体型歧管及其制造方法，其原封不动地利用了以上述以往构造预先制作完的歧管主体和石英管安装环的构造而未对其设计进行改变，在将石英管安装环设置于歧管主体时，消除石英管安装环与歧管主体之间的间隙并且使石英管安装环在歧管主体上无晃动，从而在工序中能够防止产品品质不良。

另外，本发明的目的在于提供一种石英管安装环一体型歧管及其制造方法，其在通过焊接将石英管安装环与歧管主体一体化制作时，使石英管安装环与歧管主体的结合部位变得平滑，不用说外观上的美学质量，还能够提高待安装石英管的石英管安装环的安装面的平坦度。

而且，本发明的目的在于提供一种石英管安装环一体型歧管及其制造方法，其能够使石英管轻松地定位安装于石英管安装环上并且能够稳定地维持安装状态，从而能够实现设置作业的便利性，且能够防止因石英管的设置误差引起的产品品质不良。

用于解决这种课题的基于本发明的与石英管安装环一体制作的歧管，其包括：歧管主体；石英管安装环，所述石英管安装环为环状，且以同心圆状水平设置于所述歧管主体的内周面而提供待安装在反应腔室的内部设置的石英管的座面，并且在外周面具备隔着一定间隔突出形成的多个嵌扣件；凸缘部，在所述歧管主体的内周面的周向上具备所述凸缘部而提供待设置所述石英管安装环的座面；多个卡止突起，在所述歧管主体的内周面的凸缘部的上方，与所述凸缘部相隔一定高度且隔着一定间隔形成有所述多个卡止突起，从而提供随着安装于所述凸缘部的上表面的石英管安装环以一定角度旋转而石英管安装环的嵌扣件沿着水平方向嵌扣的空间，其中，所述卡止突起的个数与所述石英管安装环的各嵌扣件个数相对应；及多个连结片，在所述石英管安装环的各嵌扣件被嵌扣到所述凸缘部与各卡止突起之间的空间的状态下，所述多个连接片通过将所述各嵌扣件之间进行连结而填补未形成有所述嵌扣件的石英管安装环的外周面与未形成有所述卡止突起的歧管主体的内周面之间的空隙；设置于所述歧管主体的凸缘部上的石英管安装环和多个连结片通过焊接而一体固定设置于所述歧管主体上。

此时，所述石英管安装环的嵌扣件和形成于所述歧管主体的内周面上的卡止突起呈具有相同的圆弧长度的弧状，所述连结片呈具有将所述石英管安装环的各嵌扣件之间的整个空间进行连结的圆弧长度的弧状。

另外，其特征在于，在所述石英管安装环的其中一面上，沿着整个周向形成有以一定深度凹陷的安装沟槽，所述石英管的下端面作为嵌扣构造而被安装在其中，在所述安装沟槽的上端，沿着所述安装沟槽的整个周向形成有越朝上部直径越大的倾斜面，当将所述石英管置于所述石英管安装环的安装沟槽时，所述石英管顺着所述倾斜面自然而然地位于所述安装沟槽中。

另一方面，基于本发明的与石英管安装环一体制作的歧管的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：沿着所述石英管安装环的各嵌扣件不与所述歧管的各卡止突起干扰的方向，将所述石英管安装环沿从上朝下的方向安装于所述歧管的凸缘部的步骤；在所述石英管安装环被安装于所述歧管的凸缘部的状态下，使所述石英管安装环以一定角度水平旋转而使所述石英管安装环的各嵌扣件嵌扣到所述凸缘部与卡止突起之间的空间的步骤；在所述石英管安装环的嵌扣件被嵌扣到所述凸缘部与卡止突起之间的空间的状态下，利用所述各连结片将所述石英管安装环的各嵌扣件之间的空间进行连结的步骤；及在所述石英管安装环的各嵌扣件之间的空间被所述各连结片相互连结的状态下，通过焊接将所述各连结片和石英管安装环一体固定结合于歧管上的步骤。

发明效果

基于本发明的通过激光焊接而与石英管安装环一体制作的歧管及其制造方法具有如下效果。

首先，能够原封不动地再利用以以往构造预先制作完的歧管主体和石英管安装环的构造而未对其设计进行改变，因此能够减少因库存数量引起的经济损失，并且在将以以往构造制作的石英管安装环设置于歧管主体时，消除石英管安装环与歧管主体之间的间隙并且使石英管安装环在歧管主体上无晃动，从而在工序中能够防止产品品质不良。

而且，通过激光焊接将连结片及石英管安装环宛如一个结构般一体制作在歧管主体的内部，不用说外观上的美学质量，还能够提高待安装石英管的石英管安装环的安装面的平坦度。

最后，通过设置能够使石英管轻松地定位安装于石英管安装环上的导向机构，能够实现设置作业的便利性，且能够防止因石英管的设置误差引起的产品品质不良。

附图说明

图1a及图1b是表示将石英管安装环与通过以往技术制造的歧管结合之前的状态及结合之后的状态的分解立体图及结合立体图。

图2a及图2b是表示用于将石英管安装环与基于本发明的一实施例的歧管一体结合的结构整体的分解立体图及结合立体图。

图3是表示基于本发明的一实施例的歧管的石英管安装环的剖面的剖视图。

图4是表示在基于本发明的一实施例的歧管的石英管安装环上安装有石英管的状态的剖视图。

图5是用于说明在基于本发明的一实施例的歧管中石英管安装环通过激光焊接而与歧管主体一体制作的状态的立体图。

图6是表示基于本发明的一实施例的石英管安装环与歧管一体制作的完成品的立体图。

图7是用于说明基于本发明的一实施例的与石英管安装环一体制作的歧管的制造方法的流程图。

图中：100-歧管主体，110-卡止突起，120-凸缘部，200-石英管安装环，210-嵌扣件，220-安装沟槽，230-倾斜面，300-连结片，400-石英管。

具体实施方式

本发明可实施多种变更且可具有各种实施例，以下在附图中示出特定实施例来进行详细叙述。但是，这并不是要将本发明限定于特定实施方式，应该理解为包含本发明的思想及技术范围内所包含的所有变换、等价物以及替代物。在对本发明进行说明时，当判断为对于相关公知技术的具体说明有可能影响本发明的宗旨时，省略其详细说明。

以下，参考附图对本发明的实施例进行详细说明，在参考附图进行说明时，对于同一或对应的构成要件附加同一符号，并省略对其的重复的说明。

图2a及图2b是表示用于将石英管安装环与基于本发明的一实施例的歧管一体结合的结构整体的分解立体图及结合立体图。

参考图2a及图2b，基于本发明的优选的一实施例的与石英管安装环一体制作的歧管包括：歧管主体100；石英管安装环200，被嵌扣固定于歧管主体100上；及多个连结片300，填补歧管主体100与石英管安装环200之间的间隙即空隙。此时，石英管安装环200与多个连结片300通过焊接而一体固定于歧管主体100。

石英管安装环200设置于在半导体制造工序中的扩散工序中使用的高温炉（未图示）的反应腔室（未图示）的内部，发挥提供待安装石英管（参考图4的400）的下端的座面的作用，其中该石英管为了保护晶片（未图示）使其不受高温热影响而以包围晶片的方式以垂直姿势设置。

这种石英管安装环200为具有一定直径的环状，与歧管主体100呈同心圆状水平设置于歧管主体100的内部。在石英管安装环200的外周面，一体形成有向外侧以一定长度突出而被嵌扣到歧管主体100的卡止突起110与凸缘部120之间的后述的嵌扣件210。

石英管安装环200的嵌扣件210为具有一定圆弧长度的弧状，在石英管安装环200的外周面隔着一定间隔具备有多个嵌扣件。优选以相同间隔配置4个嵌扣件210。

另一方面，歧管主体100被设置于在半导体制造工序中的扩散工序中使用的高温炉中，该歧管主体被设置于高温炉内部的反应腔室下端而发挥对反应腔室进行气体的供给及排出的作用。

这种歧管主体100是由整体上具备一定高度、两端开放、内部中空的圆筒状构成的构造体。在歧管主体100的内周面沿着整个周向形成有提供待安装石英管安装环200的座面的凸缘部120。这种凸缘部120具有沿着从歧管主体100的内侧面朝向歧管主体100的中心的方向以一定长度水平延伸的构造。

而且，在歧管主体100的内周面，在凸缘部120的上方的与凸缘部120距离一定高度的位置上具备卡止突起110。卡止突起110以与凸缘部120上下对置的方式配置，上述石英管安装环200的嵌扣件210沿着水平方向嵌扣到卡止突起110与凸缘部120之间的空间。

歧管主体100的卡止突起110具有以一定长度突出的构造，该长度等于凸缘部120沿着从歧管主体100的内侧面朝向歧管主体100的中心的方向延伸的长度。这种卡止突起110以与石英管安装环200的各嵌扣件210对应的个数及间隔形成。即，卡止突起110以与石英管安装环200的各嵌扣件210的间隔相同的间隔具备有4个，呈具有与石英管安装环200的嵌扣件210相同的圆弧长度的弧状。

在此，未说明的符号130是向反应腔室供给气体的供气管，140是排出从反应腔室产生的气体的排气管。

对如此构成的石英管安装环200和歧管主体100的组装构造进行简单说明，首先，在石英管安装环200的各嵌扣件210位于不与歧管主体100的各卡止突起110干扰的方向即相互错开的方向上的状态下，将石英管安装环200沿着从上朝下的方向放置而使其安装于歧管主体100的凸缘部120的上表面（参考图7的S110）。

在该状态下，使石英管安装环200以一定角度水平旋转而使石英管安装环200的各嵌扣件210嵌扣到歧管主体100的凸缘部120与卡止突起110之间的空间（参考图7的S120）。

另一方面，图2a所示的连结片300发挥将石英管安装环200的各嵌扣件210之间进行连结的作用。这种连结片300以具有将石英管安装环200的各嵌扣件210之间的整个空间进行连结的圆弧长度的弧状设置有4个，以分别对4个嵌扣件210之间进行连结。

即，如图2b所示，连结片300是具有弧状的4个独立的分段构造体，在上述的图7的S120步骤中，在石英管安装环200的各嵌扣件210被嵌扣到歧管主体100的凸缘部120与卡止突起110之间的状态下设置于石英管安装环200的各嵌扣件210之间，而填补未形成有嵌扣件210的石英管安装环200与未形成有卡止突起110的歧管主体100的内周面之间的空隙（参考图7的S130步骤）。

本发明通过上述的连结片300原封不动地应用以以往构造预先制作完的歧管主体和石英管安装环而未对其进行另外的设计变更，即使这样也不会发生以往作为问题点而提出的微细异物即烟雾、微粒等浸入并沉积于歧管主体与石英管安装环之间的空隙，因此在工序中不会发生产品品质不良。

另一方面，在将石英管安装于石英管安装环时，基于本发明的优选的一实施例的石英管安装环一体型歧管能够使石英管轻松地定位安装于石英管安装环上，并且能够稳定地维持安装状态。

参考图3及图4对其进行说明，所述石英管安装环200中待安装石英管400的其中一面上，沿着石英管安装环200的整个周向形成有由以一定深度凹陷的沟槽构成的安装沟槽220。

由此，在将石英管400安装于安装沟槽220时，石英管400的整个外侧面被侧面支承于构成安装沟槽220的内壁，从而在石英管安装环200上能够维持稳定的安装状态。

此时，在安装沟槽220的内壁的上端，会沿着安装沟槽220的整周形成越朝上部直径越大的倾斜面230。在使石英管400位于石英管安装环200的安装沟槽220的情况下，这种倾斜面230能够发挥如下导向作用：使石英管400顺着倾斜面230沿从上朝下的方向自然滑落而定位安装于安装沟槽220的内部。

另一方面，基于本发明的优选的一实施例的石英管安装环一体型歧管中，在上述的图7的S130步骤即连结片300与石英管安装环200的各嵌扣件210之间连结的状态下，连结片300和石英管安装环200通过焊接而被相互固定为一体，同时还被一体固定于歧管主体100上，从而在歧管的内部被无晃动地固定设置。

参考图5，在设置于歧管的内部的各连结片300和石英管安装环200中，将各连结片300与各卡止突起110的连结部位、各连结片300与石英管安装环200的连结部位、以及各连结片300或石英管安装环200与歧管主体100的内周面之间的连结部位，通过焊接而被相互固定结合为一体（图7的S140步骤）。

在此，歧管、连结片及石英管安装环也都是由不锈钢（SUS）材质制作的。而且，焊接利用了使用不锈钢（SUS）材质的焊接母材来进行的激光焊接。

此时，激光焊接是隔着一定时间和空冷时间连续进行3次。更详细而言，第1次焊接的焊接时间和空冷时间分别是3小时，第2次焊接的焊接时间和空冷时间分别是2小时，第3次焊接的焊接时间和空冷时间分别是1小时和3小时。

另外，焊接如下进行：第1次焊接的焊接厚度及焊接深度为2.26mm及2.29mm，所述第2次焊接的焊接厚度及焊接深度为1.27mm及1.27mm，所述第3次焊接的焊接厚度及焊接深度为0.51mm及0.43mm。

到此为止，以优选实施例为中心对本发明进行了观察。本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明的本质特性的范围内能够以变形方式体现本发明。因此，上述公开的实施例应该从说明性观点考虑而不是从限定性观点考虑。本发明的范围并不是在前述的说明内容中示出而在权利要求书中示出，在与其同等范围内的所有差异应被解释为包括在本发明内。

Claims (9)

1.一种与石英管安装环一体制作的歧管，其在半导体制造工序中被设置于反应腔室的下端而对所述反应腔室进行气体的供给及排出，所述歧管的特征在于，包括：

歧管主体（100）；

石英管安装环（200），所述石英管安装环为环状，且以同心圆状水平设置于所述歧管主体（100）的内周面而提供待安装在反应腔室的内部设置的石英管（400）的座面，并且在外周面具备隔着一定间隔突出形成的多个嵌扣件（210）；

凸缘部（120），在所述歧管主体（100）的内周面的周向上具备所述凸缘部而提供待设置所述石英管安装环（200）的座面；

多个卡止突起（110），在所述歧管主体（100）的内周面的凸缘部（120）的上方，与所述凸缘部（120）相隔一定高度且隔着一定间隔形成有所述多个卡止突起，从而提供随着安装于所述凸缘部（120）的上表面的石英管安装环（200）以一定角度旋转而石英管安装环（200）的嵌扣件（210）沿着水平方向嵌扣的空间，其中，所述卡止突起的个数与所述石英管安装环（200）的各嵌扣件（210）个数相对应；及

多个连结片（300），在所述石英管安装环（200）的各嵌扣件（210）被嵌扣到所述凸缘部（120）与各卡止突起（110）之间的空间的状态下，所述多个连接片通过将所述各嵌扣件（210）之间进行连结而填补未形成有所述嵌扣件（210）的石英管安装环（200）的外周面与未形成有所述卡止突起（110）的歧管主体（100）的内周面之间的空隙，

设置于所述歧管主体（100）的凸缘部（120）上的石英管安装环（200）和多个连结片（300）通过焊接而一体固定设置于所述歧管主体（100）上。

2.根据权利要求1所述的与石英管安装环一体制作的歧管，其特征在于，

所述石英管安装环（200）的嵌扣件（210）和形成于所述歧管主体（100）的内周面的卡止突起（110）呈具有相同的圆弧长度的弧状，所述连结片（300）呈具有将所述石英管安装环（200）的各嵌扣件（210）之间的整个空间进行连结的圆弧长度的弧状。

3.根据权利要求1所述的与石英管安装环一体制作的歧管，其特征在于，

在所述石英管安装环（200）的其中一面上，沿着整个周向形成有以一定深度凹陷的安装沟槽（220），所述石英管（400）的下端面被安装于所述安装沟槽（220）中。

4.根据权利要求3所述的与石英管安装环一体制作的歧管，其特征在于，

在所述安装沟槽（220）的上端，沿着所述安装沟槽（220）的整个周向形成有越朝上部直径越大的倾斜面（230），当将所述石英管（400）置于所述石英管安装环（200）的安装沟槽（220）时，所述石英管（400）顺着所述倾斜面（230）定位于所述安装沟槽（220）中。

5.根据权利要求1所述的与石英管安装环一体制作的歧管，其特征在于，

所述歧管主体（100）、所述石英管安装环（200）及所述连结片（300）由不锈钢即SUS材质构成。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的与石英管安装环一体制作的歧管的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括以下步骤：

沿着所述石英管安装环的各嵌扣件不与所述歧管的各卡止突起干扰的方向，将所述石英管安装环沿从上朝下的方向安装于所述歧管的凸缘部的步骤（S110）；

在所述石英管安装环被安装于所述歧管的凸缘部的状态下，使所述石英管安装环以一定角度水平旋转而使所述石英管安装环的各嵌扣件嵌扣到所述凸缘部与卡止突起之间的空间的步骤（S120）；

在所述石英管安装环的嵌扣件被嵌扣到所述凸缘部与卡止突起之间的空间的状态下，利用所述各连结片将所述石英管安装环的各嵌扣件之间的空间进行连结的步骤（S130）；及

在所述石英管安装环的各嵌扣件之间的空间被所述各连结片相互连结的状态下，通过焊接将所述各连结片和石英管安装环一体固定结合于歧管上的步骤（S140）。

7.根据权利要求6所述的与石英管安装环一体制作的歧管的制造方法，其特征在于，

所述焊接是使用不锈钢即SUS材质的焊接母材来进行的激光焊接。

8.根据权利要求7所述的与石英管安装环一体制作的歧管的制造方法，其特征在于，

所述激光焊接是隔着一定时间和空冷时间连续进行3次。

9.根据权利要求8所述的与石英管安装环一体制作的歧管的制造方法，其特征在于，

第1次焊接的焊接厚度及焊接深度为2.26mm及2.29mm，第2次焊接的焊接厚度及焊接深度为1.27mm及1.27mm，第3次焊接的焊接厚度及焊接深度为0.51mm及0.43mm。

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