CN1155756A - 垂直扩散炉的舟 - Google Patents
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Abstract
一种垂直扩散炉的舟，具有相互平行的顶盘和底盘，有一对连接两盘、靠近第一中心平面并带有沟槽的第一杆和一对与第一中心平面垂直的第二中心平面成一定角度并带有相应沟槽的第二杆，有一对第一辅助杆，还可有一对第二辅助杆以及第一、第二辅助杆的支撑杆。由此，第一杆的热变形被显著减小，防止了晶片从槽中滑落，而且舟的使用寿命可以延长。
Description
本发明涉及一种用于半导体设备制造的垂直扩散炉的舟，具体地说，涉及一种可防止由于高温热处理引起的舟杆变形的垂直扩散炉的舟。
这些盛放大量晶片的舟安装在垂直扩散炉上，该炉通过氧化和退火将杂质扩散到晶片上。
图1是传统垂直扩散炉的舟的平面图，图2是图1的II-II线剖面图。从图1和图2可以看出，传统舟有一块顶盘11和一块与顶盘11相距预定距离的底盘12，有一对连接顶盘11和底盘12、与中心平面C1成预定距离S的第一杆13和一对连接顶盘11和底盘12、分别与顶盘11和底盘12的另一中心平面C2成30°的第二杆14。标号11a表示一个将舟安装到扩散炉的孔。
如图2和3所示，每根杆14上有大量的例如100个或更多的用以承托晶片W的槽14a。同样，每根第一杆13上也有大量与第二杆14上的槽14a相对应的槽13a。
图4是第一杆13和第二杆14的剖面图，符号D表示第一杆13和第二杆14的直径，A表示槽13a和14a的深度，B表示承托晶片W的负荷的承托部分13b和14b的厚度。在传统舟中，当晶片W的直径为200mm时，杆13和14的直径D为19mm，槽13a和14a的深度A为7.5mm，承托部分13b和14b的厚度B为11.5mm。
图5是晶片W置于第一杆13的槽13a中状态的剖面图。图5中，符号C表示晶片W嵌入槽13a的深度，E表示晶片W边缘与槽13a底壁的距离。在晶片为200mm的条件下，当第一杆13的槽深为7.5mm时，在晶片W热处理前晶片W的嵌入深度C为5.5mm，距离E为2mm。
同时，传统舟中的第一杆13在晶片W热处理过程中发生图6所示的向外热变形。第一杆13的这种热变形减少了图5所示的晶片W嵌入深度C，使晶片W滑出槽13a外。并且，这样还需要经常更换舟，从而增加了制造成本。
所以，应该为传统垂直扩散炉的舟开发一种减少第一杆13变形的方法。
所以，本发明的目的是提供一种可以防止晶片滑出槽外并能延长使用寿命的垂直扩散炉的舟。
为了达到上述目的，所提供的垂直扩散炉的舟包括：以预定距离平行而置的一块顶盘和一块底盘；一对连接顶盘和底盘、靠近通过顶盘和底盘直径的第一中心平面相对而置，并且有大量承托晶片的槽的第一杆；一对连接顶盘和底盘，与垂直于第一中心平面的第二中心平面成预定角度而置，并且有与第一杆相对应的大量的槽的第二杆；一对连接顶盘和底盘、靠近第一杆而置的第一辅助杆。
进一步，该舟还包括一对连接顶盘和底盘、靠近第二杆而置的第二辅助杆和一对将第一辅助杆连接到第二辅助杆的支撑杆。
本发明的上述目的和优点将通过参照以下附图详细具体描述以充分说明：
图1是传统垂直扩散炉的舟的简略平面图；
图2是传统舟沿图1中的II-II线的剖面图；
图3是图2中III部分的放大图；
图4是图1的舟的第一杆和第二杆的剖面图；
图5是晶片置于图4所示的第一杆槽中的状态简图；
图6是图4第一杆热处理变形简图；
图7是本发明的垂直扩散炉的舟的简略平面图；
图8是沿图7的VIII-VIII线的剖面图；
图9是图7舟的第一、第二杆剖面图；
图10是晶片置于图7的第一杆槽中的状态简图；
图11是图7的舟的第二杆的另一实施例的剖面图。
如图7和8所示，本发明的垂直扩散炉的舟有一块顶盘71和一块与顶盘71相距预定距离的底盘72；有一对连接顶盘71和底盘72并与中心平面C1在一个方向相距预定距离S的第一杆73；有一对连接顶盘71和底盘72并与顶盘71和底盘72上的另一中心平面C2成角度的第二杆74；有一对靠近第一杆73安装的第一辅助杆75。进一步还可以有一对靠近第二杆74安装、连接顶盘71和底盘72的第二辅助杆76。第一、第二辅助杆75和76用于减轻第一、第二杆73和74承受的负载。进一步还可在第一、第二辅助杆75和76之间水平安装一对支撑杆77，以减少舟的热变形。符号71a表示用于将舟安装在垂直扩散炉的孔。
角θ在31°和40°之间，最好为35°。即在传统舟基础上，与中心平面C2所成角度可以增加1°到10°，以5°为好，这时第一杆73承受的负载可以与第二杆74共同分担。
如图8所示，每根第二杆74上有大量的如100个或更多的槽74a用于承托晶片W(见图3)。同样地，每根第一杆73上也有与第二杆74上的槽74a相对应的大量的槽73a。
图9表示第一杆73和第二杆74的剖面，符号D’表示第一杆73和第二杆74的直径，A’表示槽73a和74a的深度，B’表示承托晶片W重量的承载部分73b和74b的厚度。
在本发明的舟中，当晶体W的直径为200mm时，杆73和74的直径D’在21～23mm之间，最好为22mm。此时槽73a和74a的深度A’为9.5mm，承载部分73b和74b的厚度B’为11.5～13.5mm之间，最好为12.5mm。即与传统舟相比，槽深A’和承载部分的厚度B’相应增加2mm和0～2mm。
可以设定第一、第二辅助杆直径为8mm，支承杆77的直径为5mm。
图10是晶片W置于本发明舟结构中的第一杆73的槽73a中时的剖面简图。在图10中，符号C’表示晶片W嵌入槽73a的深度，E’表示晶片W边缘与槽73a底壁的距离。在晶片为200mm的条件下，当第一杆73槽73a的深度A’为9.5mm时，晶片W的嵌入深度C’为7.5mm，而距离E’为2mm。也就是说，晶片W嵌入深度C’与传统舟相比增加2mm，因此提高3承托晶片W的稳定性。
图11是一例所述后的第一杆的剖面图，显示了中心平面C1与第一辅助杆75的位置关系。如图11所示，改进后的主杆73’沿中心平面C1以45°角被轴向切平。
这种代表性的修改，在第一、第二辅助杆75和76及支承杆77有效防止舟热变形的前提下，意在减轻舟的负载。
为验证本发明的效果，通过在200mm晶片热处理后对传统舟和本发明舟的热变形进行测试。两种舟均被加热到650℃再到1050℃，持续250-300分钟，然后降到650℃。此工序重复25次。本发明的舟使用图11中的22mm直径的改进型主杆73’，8mm直径的第一、第二辅助杆75和76以及三对5mm直径的支承杆。
试验结果为，由于图6所示的第一杆13的热变形，图5所示的传统舟中晶片W嵌入深度C从5.5mm减小到2.0mm，而间距E则从2.0mm增大到5.5mm。相比之下，本发明的舟，由于第一杆73’变形比第一杆13小得多，晶片W嵌入深度C’仅由7.5mm减小到7.16mm，间距E’从2.0mm增大到2.34mm。
另外，第一杆73’的变形在上述工序重复135次时方与第一杆13的变形相同。
如上所述，按照本发明的舟，由于第一杆的热变形降低到很小的程度，所以不必担心晶片滑出槽外，而且舟寿命可以延长。
虽然本发明已就上述具体实施例进行了说明和描述，但需指出的是，此仅为代表性的应用。所以需清楚了解的是，进一步的改进和变化可由本领域技术人员进行，这一点应在分析以下权利要求范围时予以注意。
Claims (10)
1.一种用于支承半导体晶片并适用于垂直扩散炉的舟，包括：
以预定距离相互平行而置的一块顶盘和一块底盘；
一对连接上述顶盘和底盘，靠近沿上述顶盘和底盘直径延伸的第一中心平面相对而置、并有大量承托晶片的槽的第一杆；
一对连接上述顶盘和底盘、与垂直于上述第一中心平面的第二中心平面成预定角度而置、并有与上述第一杆槽相对应的大量槽的第二杆；
一对连接上述顶盘和底盘，靠近上述第一杆而置的第一辅助杆。
2.一种如权利要求1所述的垂直扩散炉的盘，其特征在于：上述第一杆和第二杆的直径在21～23mm之间。
3.一种如权利要求2所述的垂直扩散炉的舟，其特征在于，上述槽深在8.5～10.5mm之间。
4.一种如权利要求1所述的垂直扩散炉的舟，其特征在于：与上述第二中心平面所成的预定角度在31°～40°之间。
5.一种如权利要求1所述的垂直扩散炉的舟，还包括一对连接上述顶盘和底盘，靠近上述第二杆的第二辅助杆。
6.一种如权利要求5所述的垂直扩散炉的舟，其特征在于，上述第一、第二辅助杆的直径为8mm。
7.一种如权利要求5所述的垂直扩散炉的舟，还包括一对连接上述第一辅助杆和上述第二辅助杆的支撑杆。
8.一种如权利要求7所述的垂直扩散炉的舟，其特征在于，上述支撑杆的直径为5mm。
9.一种如权利要求7所述的垂直扩散炉的舟，其特征在于，上述第一杆以与上述第一中心平面成预定角度地被轴向切平。
10.一种如权利要求9所述的垂直扩散炉的舟，其特征在于，与上述第一中心平面所成的预定角度为45°。
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