CN115020281A - 一种半导体热处理设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种半导体热处理设备，涉及半导体技术领域，包括工艺管和工艺门，工艺门与工艺管密封连接，工艺门包括：底座，底座的上表面上设置有至少两个环形凸起部，相邻环形凸起部之间形成导气槽，每个环形凸起部上设置有至少一个缺口，缺口能够连通相邻导气槽，底座开设有至少一个进气通道，进气通道与至少一个导气槽连通；盖板，设置在底座的上侧，盖板与环形凸起部之间形成间隙；环形凸起部的受热变形量大于盖板的受热变形量；底座与工艺管的管口密封连接；解决现有工艺门难以在受到工艺管内高温环境和腐蚀性工艺气体影响的情况下保证其使用寿命和密封隔热效果的问题。
Description
技术领域
本发明属于半导体技术领域，更具体地，涉及一种半导体热处理设备。
背景技术
工艺门是半导体热处理设备(如：立式炉设备)工艺制程中重要的密封结构，在工艺开始之前，工艺门与工艺管贴合形成密闭腔，后续工艺反应均在密闭腔内进行。工艺管内通常为高温状态，为保证工艺反应效率，工艺过程会通过工艺管进气口通入所需工艺气体，工艺门不可避免的会受到这些气体和高温环境的影响。隔绝工艺管与外部环境的主要部件为工艺门，因此对工艺门的耐温和耐腐蚀性要求较高。
现有的半导体热处理设备工艺门简单，难以在受到工艺管内高温环境和腐蚀性工艺气体影响的情况下保证其使用寿命和密封隔热效果。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的不足，提供一种半导体热处理设备，解决现有工艺门难以在受到工艺管内高温环境和腐蚀性工艺气体影响的情况下保证其使用寿命和密封隔热效果的问题。
为了实现上述目的，本发明提供一种半导体热处理设备，包括工艺管和工艺门，所述工艺门与所述工艺管密封连接，所述工艺门包括：
底座，所述底座的上表面上设置有至少两个环形凸起部，相邻所述环形凸起部之间形成导气槽，每个所述环形凸起部上设置有至少一个缺口，所述缺口能够连通相邻所述导气槽，所述底座开设有至少一个进气通道，所述进气通道与至少一个所述导气槽连通；
盖板，设置在所述底座的上侧，所述盖板与所述环形凸起部之间形成间隙；
所述环形凸起部的受热变形量大于所述盖板的受热变形量；
所述底座与所述工艺管的管口密封连接。
可选地，受热变形后的所述环形凸起部的顶端能够与所述受热变形后的盖板的底面接触。
可选地，所述导气槽的宽度由靠近所述底座的中心位置向靠近所述底座的边缘位置递增。
可选地，每个所述环形凸起部上设置有一个所述缺口，相邻所述环形凸起部上的所述缺口沿所述底座的径向相对设置。
可选地，所述环形凸起部一体成型在所述底座的上表面。
可选地，所述进气通道包括第一进气通道和第二进气通道，所述第一进气通道与靠近所述底座边缘位置的所述导气槽连通，所述第二进气通道与靠近所述底座的中心位置的所述导气槽连通。
可选地，所述底座为水冷盘。
可选地，所述盖板为石英板。
可选地，所述水冷盘的中心位置转动设置有转轴，所述水冷盘的外周一侧设置有支撑臂。
可选地，所述底座的上侧边缘处设置有环形的安装凸台，所述安装凸台的内周设置有环形的安装槽，所述盖板的外周设置有环形的安装部，所述安装部嵌设在所述安装槽内，且所述安装部的上表面低于所述安装凸台的上表面，所述工艺管的管口与所述安装凸台的上表面密封连接。
本发明提供一种半导体热处理设备，其有益效果在于：该半导体热处理设备的工艺门在底座的上表面设置环形凸起部并形成导气槽，通过进气通道能够向导气槽内通入密度大于工艺气体的保护性气体，以便在底座的上侧形成保护性气体层，避免底座被腐蚀性的工艺气体腐蚀，并且盖板与环形凸起部之间形成间隙，在工艺管内温度较低时，间隙的存在能够使得保护性气体在盖板下侧具有更大的流动空间，保护性气体能够快速蔓延并覆盖整个底座，在工艺管内温度升高时，环形凸起部的受热变形量大于盖板的受热变形量，间隙随着温度的上升而减小，保护性气体趋向于按照导气槽的导流方向流动，快速带走底座上侧的热量。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了根据本发明的一个实施例的一种半导体热处理设备的工艺门的三维结构示意图。
图2示出了根据本发明的一个实施例的一种半导体热处理设备的工艺门的底座的俯视结构示意图。
图3示出了根据本发明的一个实施例的一种半导体热处理设备的工艺门的剖视结构示意图。
图4示出了图3的局部放大示意图。
图5示出了根据本发明的一个实施例的一种半导体热处理设备的工艺门在温度较低状态下的剖视结构示意图。
图6示出了根据本发明的一个实施例的一种半导体热处理设备的工艺门在温度较高状态下的剖视结构示意图。
图7示出了根据本发明的一个实施例的一种半导体热处理设备的结构示意图。
图8示出了图7的局部放大示意图。
附图标记说明：
1、底座；2、环形凸起部；3、导气槽；4、缺口；5、进气通道；6、盖板；7、间隙；8、转轴；9、支撑臂；10、工艺管；11、安装凸台；12、安装部。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
本发明提供一种半导体热处理设备工艺门，包括工艺管和工艺门，工艺门与工艺管密封连接，工艺门包括：
底座，底座的上表面上设置有至少两个环形凸起部，相邻环形凸起部之间形成导气槽，每个环形凸起部上设置有至少一个缺口，缺口能够连通相邻导气槽，底座开设有至少一个进气通道，进气通道与至少一个导气槽连通；
盖板，设置在底座的上侧，盖板与环形凸起部之间形成间隙；
环形凸起部的受热变形量大于盖板的受热变形量；
所述底座与所述工艺管的管口密封连接。
具体的，底座的上表面设置环形凸起部并形成导气槽，通过进气通道能够向导气槽内通入密度大于工艺气体的保护性气体，以便在底座的上侧形成保护性气体层，避免底座被腐蚀性的工艺气体腐蚀；并且盖板与环形凸起部之间形成间隙，在工艺管内温度较低时，间隙的存在能够使得保护性气体在盖板下侧具有更大的流动空间，保护性气体能够快速蔓延并覆盖整个底座；在工艺管内温度升高时，环形凸起部的受热变形量大于盖板的受热变形量，间隙随着温度的上升而减小，保护性气体趋向于按照导气槽的导流方向流动，快速带走底座上侧的热量。
可选地，工艺管的管口与底座设置有盖板的端面密封连接。
具体的，该工艺门与工艺管连接时，工艺管的管口和盖板均处于底座的同一端面上，并且盖板不与工艺管接触，避免盖板由于与工艺管接触而受应力，进而避免盖板受力碎裂。
在一个示例中，保护性气体可以为但不局限于氮气。
可选地，受热变形后的环形凸起部的顶端能够与受热变形后的盖板的底面接触。
在一个示例中，间隙为0.1-0.5mm。
具体的，可以根据底座、环形凸起部、盖板的材料和工艺管内的温度变化范围来设置间隙的尺寸，受热变形后的环形凸起部的顶端与受热变形后的盖板的底面接触，使得通入的保护性气体只能沿各个导气槽以及缺口形成的导流方向流动，加速带走底座上侧更多的热量的同时，降低工艺管即工艺腔室内的腐蚀性气体由于流动性增加而对水冷盘的腐蚀。
可选地，导气槽的宽度由靠近底座的中心位置向靠近底座的边缘位置递增。
具体的，由于工艺管为筒状，中心位置区域为工艺管内温度最高点，为增加保护性气体对底座的降温保护，导气槽越靠近底座的中心位置导气槽越窄，保护性气体流动越快，可以更快带走热量，避免高温对底座的影响；在底座的边缘位置区域，工艺管的内温度相对较低，导气槽在靠近底座的边缘位置导气槽变宽，气体流动减慢，可以节省保护性气体。
进一步的，在一个示例中，靠近底座的边缘位置设置有腐蚀性工艺气体进气口，增大该处的导气槽的宽度可以增加保护性气体的覆盖面积，增加对底座的保护性。
可选地，每个环形凸起部上设置有一个缺口，相邻环形凸起部上的缺口沿底座的径向相对设置。
具体的，导气槽上的缺口为每一环形凸起部上开设一个缺口，多个缺口开设在同一直线上，该直线为底座的一条直径，使相邻导气槽的保护性气体进口和保护性气体出口距离最远，保证保护性气体进入后先填充满第一个导气槽后再进入与其相邻的第二个导气槽。
可选地，环形凸起部一体成型在底座的上表面。
具体的，环形凸起部与底座一体成型，二者的受热变形量相同，二者受热变形更加稳定，并且易于设计间隙的尺寸。
可选地，进气通道包括第一进气通道和第二进气通道，第一进气通道与靠近底座边缘位置的导气槽连通，第二进气通道与靠近底座的中心位置的导气槽连通。
具体的，设置第一进气通道和第二进气通道两个进气通道，两个进气通道分别从靠近底座边缘位置和靠近底座的中心位置向处于最外侧的导气槽和最内侧的导气槽内注入保护性气体，可以提高保护性气体的注入效率并使得保护性气体更容易充满底座上侧的空间，对底座形成充分的保护；至于保护性气体的流出，由于盖板并非与底座密封连接，注入导气槽的保护性气体可以自行弥散至工艺管内，保护性气体的密度大于工艺气体，因此处于工艺管的下部并可以由排气口排出。
可选地，底座为水冷盘。
具体的，采用水冷盘作为底座，既能够与工艺管密封连接，又能够进行水冷冷却，减少工艺管内的高温对其的不利影响。
在一个示例中，水冷盘的材料为不锈钢。
可选地，盖板为石英板。
具体的，采用不易受腐蚀和耐温性能好的石英板覆盖水冷盘表面，隔绝腐蚀和高温带来的不利影响。
可选地，水冷盘的中心位置转动设置有转轴，水冷盘的外周一侧设置有支撑臂。
具体的，工艺过程中由转轴承载石英舟和产品片，转轴与水冷盘之间有密封结构进行密封，支撑臂用于与半导体热处理设备的机架部分进行连接。
在一个示例中，水冷盘的外周上设置有向上凸起的环形台阶部，在环形台阶部的内侧形成安装槽，盖板安装在安装槽内，安装槽的底壁为底座的上表面；进而在安装槽的侧壁和靠近安装槽的侧壁的环形凸起部之间形成第一进气槽，第一进气槽与第一进气通道连通，第一进气通道设置在环形台阶部上或第一进气槽的底壁上；盖板的中心位置开设有通孔，转轴贯穿通孔，在靠近底座的中心位置的环形凸起部和转轴之间形成第二进气槽，第二进气槽与第二进气通道连通，第二进气通道设置在转轴内，第一进气通道和第二进气通道上分别连接第一进气管和第二进气管。
可选地，底座的上侧边缘处设置有环形的安装凸台，安装凸台的内周设置有环形的安装槽，盖板的外周设置有环形的安装部，安装部嵌设在安装槽内，且安装部的上表面低于安装凸台的上表面，工艺管的管口与安装凸台的上表面密封连接。
具体的，环形的安装凸台一体成型在所述底座的上侧边缘处，安装凸台的上表面为平面，用于在工艺门与工艺管密封连接时与工艺管的管口密封连接，在工艺门与工艺管密封连接时由于安装部的上表面低于安装凸台的上表面，使得安装部的上表面不与工艺管接触，避免盖板和一体成型在盖板上的安装部受压，进而避免其碎裂。
实施例
如图1至图4所示，本发明提供一种半导体热处理设备，包括工艺管10和工艺门，工艺门与工艺管10密封连接，工艺门包括：
底座1，底座1的上表面上设置有至少两个环形凸起部2，相邻环形凸起部2之间形成导气槽3，每个环形凸起部2上设置有至少一个缺口4，缺口4能够连通相邻导气槽3，底座1开设有至少一个进气通道5，进气通道5与至少一个导气槽3连通；
盖板6，设置在底座1的上侧，盖板6与环形凸起部2之间形成间隙7；
环形凸起部2的受热变形量大于盖板6的受热变形量；
底座1与工艺管10的管口密封连接。
如图6所示，在本实施例中，受热变形后的环形凸起部2的顶端能够与受热变形后的盖板6的底面接触。
如图2所示，在本实施例中，导气槽3的宽度由靠近底座1的中心位置向靠近底座1的边缘位置递增。
在本实施例中，每个环形凸起部2上设置有一个缺口4，相邻环形凸起部2上的缺口4沿底座1的径向相对设置。
如图3所示，在本实施例中，环形凸起部2一体成型在底座1的上表面。
在本实施例中，进气通道5包括第一进气通道和第二进气通道，第一进气通道与靠近底座1边缘位置的导气槽3连通，第二进气通道与靠近底座1的中心位置的导气槽3连通。
在本实施例中，底座1为水冷盘。
在本实施例中，盖板6为石英板。
如图7所示，在本实施例中，水冷盘的中心位置转动设置有转轴8，水冷盘的外周一侧设置有支撑臂9。
如图8所示，在本实施例中，底座1的上侧边缘处设置有环形的安装凸台11，安装凸台11的内周设置有环形的安装槽，盖板的外周设置有环形的安装部12，安装部嵌设在安装槽内，且安装部12的上表面低于安装凸台11的上表面，工艺管10的管口与安装凸台11的上表面密封连接。
综上，本发明提供的半导体热处理设备，以立式炉设备为例，如图7和图8所示，采用上述半导体热处理设备的工艺门与工艺管10密封连接，使用时，水冷盘上侧的石英板与工艺管10内部环境直接接触，通过进气通道5向导气槽3内通入氮气保护性气体，以便在水冷盘的上侧形成保护性气体层，避免水冷盘被腐蚀性的工艺气体腐蚀。并且，如图5所示，石英板与环形凸起部2之间形成间隙7，在工艺管10内温度较低时，间隙7的存在能够使得保护性气体在石英板下侧具有更大的流动空间，保护性气体能够快速蔓延并覆盖整个水冷盘；在工艺管10内温度升高时，如图6所示，环形凸起部2的受热变形量大于石英板的受热变形量，间隙7随着温度的上升而减小，直至环形凸起部2与石英板接触，保护性气体按照导气槽3的导流方向流动，快速带走底座1上侧的热量。工艺管10温度按照低温到高温再到低温的方式变化，该半导体热处理设备的工艺门保证水冷盘一直处于保护性气体的笼罩保护状态，不仅避免水冷盘被腐蚀，还能对水冷盘进行降温，提高其使用寿命，保证其密封隔热效果。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
Claims (10)
1.一种半导体热处理设备，包括工艺管和工艺门，所述工艺门与所述工艺管密封连接，其特征在于，所述工艺门包括：
底座，所述底座的上表面上设置有至少两个环形凸起部，相邻所述环形凸起部之间形成导气槽，每个所述环形凸起部上设置有至少一个缺口，所述缺口能够连通相邻所述导气槽，所述底座开设有至少一个进气通道，所述进气通道与至少一个所述导气槽连通；
盖板，设置在所述底座的上侧，所述盖板与所述环形凸起部之间形成间隙；
所述环形凸起部的受热变形量大于所述盖板的受热变形量；
所述底座与所述工艺管的管口密封连接。
2.根据权利要求1所述的半导体热处理设备，其特征在于，受热变形后的所述环形凸起部的顶端能够与所述受热变形后的盖板的底面接触。
3.根据权利要求1所述的半导体热处理设备，其特征在于，所述导气槽的宽度由靠近所述底座的中心位置向靠近所述底座的边缘位置递增。
4.根据权利要求1所述的半导体热处理设备，其特征在于，每个所述环形凸起部上设置有一个所述缺口，相邻所述环形凸起部上的所述缺口沿所述底座的径向相对设置。
5.根据权利要求1所述的半导体热处理设备，其特征在于，所述环形凸起部一体成型在所述底座的上表面。
6.根据权利要求1所述的半导体热处理设备，其特征在于，所述进气通道包括第一进气通道和第二进气通道，所述第一进气通道与靠近所述底座边缘位置的所述导气槽连通，所述第二进气通道与靠近所述底座的中心位置的所述导气槽连通。
7.根据权利要求1所述的半导体热处理设备，其特征在于，所述底座为水冷盘。
8.根据权利要求1所述的半导体热处理设备，其特征在于，所述盖板为石英板。
9.根据权利要求7所述的半导体热处理设备，其特征在于，所述水冷盘的中心位置转动设置有转轴，所述水冷盘的外周一侧设置有支撑臂。
10.根据权利要求1所述的半导体热处理设备，其特征在于，所述底座的上侧边缘处设置有环形的安装凸台，所述安装凸台的内周设置有环形的安装槽，所述盖板的外周设置有环形的安装部，所述安装部嵌设在所述安装槽内，且所述安装部的上表面低于所述安装凸台的上表面，所述工艺管的管口与所述安装凸台的上表面密封连接。
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