CN117855104B - 一种受热均匀的晶圆快速热处理炉 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种受热均匀的晶圆快速热处理炉，属于晶圆加工技术领域，本发明包括稳定放置于地面上的机体，所述机体的内侧安装有处理炉，且处理炉的上下方均安装设置有吹风结构，并且处理炉包括固定安装的下安装座、上安装座，同时下安装座、上安装座的内侧设置有石英内腔体，且下安装座、上安装座两者和石英内腔体之间均安装有灯管；气流分散组件，安装于石英内腔体内侧；支撑件，固定安装于石英内腔体的底部内侧，用来实现对支撑筒的调节支撑；气流调节组件，安装于气流分散组件的外侧，用来实现对气流的调节。该受热均匀的晶圆快速热处理炉可以对晶圆进行旋转调节，且可以对晶圆不同位置进行交替支撑，实现晶圆的均匀受热。
Description
技术领域
本发明涉及晶圆加工技术领域，具体为一种受热均匀的晶圆快速热处理炉。
背景技术
在半导体工艺中，需要使用快速热处理炉对晶圆进行快速升温处理，从而实现对离子注入后的杂质快速激活、快速热氧化等，相比较传统的热处理方式可以大量节省热处理时间和降低生产成本。
现有技术中，如公开号为CN115020303B的一种晶圆的热处理装置。其中，晶圆的热处理装置包括：腔体、托盘、加热部和压力调节管路。腔体包括第一开口；托盘设置在腔体的腔室内，托盘的第一端面用于支撑晶圆；加热部与腔体连接，用于加热晶圆；压力调节管路包括真空管和泵体，真空管设置在第一开口和泵体之间，真空管上设置有第一阀门、真空规和第一压力开关，泵体用于对腔室抽真空；第一阀门用于根据真空规检测的腔室的真空度和第一压力开关检测的腔室的压力，对腔室的压力进行调节。通过压力调节管路进行压力调节，能够使腔室内形成低压环境，同时利用加热部对晶圆辐射加热，可以有效避免图形效应，优化晶圆应力，但是其在使用时，顶针始终抵触支撑于晶圆的固定位置，使得被支撑位置的受热效果和其他部分有异，从而使得晶圆各部分的受热效果不均匀，进而会降低热处理效果，存在着一定的使用缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种受热均匀的晶圆快速热处理炉，以解决上述背景技术提出的目前市场上晶圆快速热处理炉顶针始终抵触支撑于晶圆的固定位置，使得被支撑位置的受热效果和其他部分有异，从而使得晶圆各部分的受热效果不均匀，进而会降低热处理效果的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种受热均匀的晶圆快速热处理炉，包括稳定放置于地面上的机体，所述机体的内侧安装有处理炉，且处理炉的上下方均安装设置有吹风结构，并且处理炉包括固定安装的下安装座、上安装座，同时下安装座、上安装座的内侧设置有石英内腔体，且下安装座、上安装座两者和石英内腔体之间均安装有灯管，并且石英内腔体的内侧转动连接有转轴，而且转轴的上端固定安装有托板，所述石英内腔体的内侧固定设置有边缘硅环；
还包括：支撑组件，均匀安装于托板上，所述支撑组件的上方支撑设置有晶圆，且支撑组件包括贯穿伸缩安装于托板上的支撑筒，并且支撑筒的上端伸缩连接有活动筒，而且活动筒的上端一体设置有托筒，同时托筒的下端一体设置有底板，而且底板的中心和边缘处连接有连接管，用来连接活动筒内部空腔以及支撑筒和活动筒之间腔体，且支撑筒和底板之间设置有弹力调节组件；
气流分散组件，安装于石英内腔体内侧，用来实现气流分散；
风道，固定安装于石英内腔体的底部内侧；
支撑件，固定安装于石英内腔体的底部内侧，用来实现对支撑筒的调节支撑；
气流调节组件，安装于气流分散组件的外侧，用来实现对气流的调节。
优选的，所述下安装座、上安装座上均开设有冷却气孔，且冷却气孔和吹风结构的位置对应设置。
通过采用上述技术方案，使得吹风结构吹出的风可以穿过冷却气孔，对灯管和石英内腔体进行有效散热，有效实现热处理后降温。
优选的，所述气流分散组件包括固定安装于石英内腔体内侧的竖直气流分散板和水平气流分散板，且竖直气流分散板和水平气流分散板两者的右端固定连接，并且气流分散组件还包括平行设置的第一石英气管、第二石英气管，同时第一石英气管位于水平气流分散板上方，而且第二石英气管朝向竖直气流分散板，所述第一石英气管、第二石英气管分别通入上方工艺气流和后侧工艺气流。
通过采用上述技术方案，使得竖直气流分散板和水平气流分散板可以对工艺气流进行有效分散，使得气流平稳的作用于晶圆，提高热处理效果。
优选的，所述风道的左右两侧分别开设有进风口和出风口结构，且进风口朝向第二石英气管，所述转轴的外侧均匀固定设置有叶片，且叶片位于风道的内侧，并且叶片和进风口位置对应设置。
通过采用上述技术方案，使得第二石英气管进行气体输送时，风道可以对气体进行收集和加速，从而吹动叶片，使得叶片带动转轴和托板进行旋转，实现对晶圆的角度调节。
优选的，所述边缘硅环的上方等角度固定设置有第二记忆金属片，且第二记忆金属片呈倾斜状，并且第二记忆金属片对晶圆进行支撑。
通过采用上述技术方案，使得晶圆放置于第二记忆金属片上时，可以进行临时支撑，第二记忆金属片会发生形变，从而解除对晶圆的支撑。
优选的，所述支撑筒和活动筒构成伸缩结构，且活动筒上端的托筒呈漏斗状结构，并且托筒贴合于晶圆的下表面。
通过采用上述技术方案，使得托筒可以对晶圆进行支撑，同时托筒会在晶圆重力作用下进行伸缩，从而使得连接管可以抽取活动筒中的气体，使得托筒对晶圆进行吸附，从而避免晶圆旋转时发生位置偏移。
优选的，所述支撑筒的下端转动连接有滚轮，且滚轮贴合于支撑件的上方进行滚动，并且支撑件上均匀开设有凹槽。
通过采用上述技术方案，使得托板带动支撑组件进行旋转时，可以使得支撑筒下端的滚轮沿支撑件上表面滚动，从而对支撑筒和托筒的位置高度进行调节，使得多个托筒可以对晶圆不同位置进行交替支撑，避免始终支撑同一位置而影响受热效果，进一步提高受热均匀性。
优选的，所述弹力调节组件包括密封滑动连接于支撑筒和托筒之间的调节环，且调节环和支撑筒的上端内壁之间连接有第一记忆金属片，并且调节环和底板之间连接有弹簧。
通过采用上述技术方案，当处理温度过高时，第一记忆金属片会发生形变，从而推动调节环下移，从而调节活动筒中的气压，进而减小对晶圆的吸附，避免温度过高时的吸附力影响晶圆的热处理效果。
优选的，所述气流调节组件包括滑动安装于竖直气流分散板和水平气流分散板之间的调节板，且竖直气流分散板、水平气流分散板和调节板上均开设有孔洞结构，并且调节板上的孔洞和竖直气流分散板、水平气流分散板上的孔洞位置对应设置，而且调节板和石英内腔体的内壁之间连接有第三记忆金属片。
通过采用上述技术方案，当温度过高时，第三记忆金属片会推动调节板进行滑动调节，使得调节板上的孔洞和竖直气流分散板、水平气流分散板上的孔洞逐渐重合，从而降低气流速度，进而降低托板的旋转速度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该受热均匀的晶圆快速热处理炉可以对晶圆进行旋转调节，且可以对晶圆不同位置进行交替支撑，实现晶圆的均匀受热，具体内容如下；
1、设置有转轴、叶片、托板和风道，当第二石英气管通入气体时，气流进入风道中后会吹动叶片，使得叶片驱动转轴进行旋转，使得转轴可以带动其上方的晶圆，从而使得晶圆可以均匀受热，提高晶圆的热处理效果；
2、设置有支撑筒、活动筒、托筒和支撑件，当将晶圆放置于托筒上时，托筒会带动活动筒和支撑筒进行弹性伸缩调节，使得连接管可以对活动筒中的气体进行抽取，从而降低托筒和晶圆之间的气压，进而实现对晶圆的自动吸取，而随着温度的升高，使得第一记忆金属片推动调节环进行位置调节，进而可以实现对吸附力度的调节，避免温度过高时过大的吸力影响加热后的晶圆结构，而当托板带动支撑筒进行旋转时，支撑筒下端的滚轮会沿支撑件滚动，从而使得支撑筒在运动至凹槽时下移，可以使得托筒脱离晶圆，使得支撑组件可以对晶圆不同位置进行交替支撑，从而避免支撑点固定而影响加热均匀性；
3、设置有调节板和第三记忆金属片，当温度过高时，第三记忆金属片会发生形变，从而推动调节板贴合于竖直气流分散板、水平气流分散板进行移动调节，进而改变调节板上孔洞和竖直气流分散板、水平气流分散板上孔洞的重合率，实现风速调节，从而对托板的转速调节，避免在支撑组件吸力减小后转速过快而影响支撑稳定性。
附图说明
图1为本发明立体结构示意图；
图2为本发明处理炉立体结构示意图；
图3为本发明处理炉剖视结构示意图；
图4为本发明图3中A处放大结构示意图；
图5为本发明托板安装结构示意图；
图6为本发明支撑组件安装结构示意图；
图7为本发明托板仰视结构示意图；
图8为本发明支撑件立体结构示意图；
图9为本发明支撑筒剖视结构示意图；
图10为本发明图9中B处放大结构示意图；
图11为本发明调节板立体结构示意图。
图中：1、机体；2、处理炉；3、下安装座；4、上安装座；5、冷却气孔；6、灯管；7、石英内腔体；8、转轴；801、叶片；9、托板；10、支撑组件；1001、支撑筒；1002、滚轮；1003、活动筒；1004、托筒；1005、底板；1006、连接管；1007、弹簧；1008、第一记忆金属片；1009、调节环；11、晶圆；12、边缘硅环；1201、第二记忆金属片；13、竖直气流分散板；14、水平气流分散板；15、第一石英气管；16、第二石英气管；17、风道；18、支撑件；1801、凹槽；19、调节板；20、第三记忆金属片。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：请参阅图1-图9所示，现有的晶圆快速热处理炉在使用时晶圆的放置位置角度固定，从而使得晶圆的受热均匀性有限，为了解决这一技术问题，本实施例公开了如下技术内容，一种受热均匀的晶圆快速热处理炉，包括稳定放置于地面上的机体1，机体1的内侧安装有处理炉2，且处理炉2的上下方均安装设置有吹风结构，并且处理炉2包括固定安装的下安装座3、上安装座4，同时下安装座3、上安装座4的内侧设置有石英内腔体7，且下安装座3、上安装座4两者和石英内腔体7之间均安装有灯管6，并且石英内腔体7的内侧转动连接有转轴8，而且转轴8的上端固定安装有托板9，石英内腔体7的内侧固定设置有边缘硅环12；
还包括：支撑组件10，均匀安装于托板9上，支撑组件10的上方支撑设置有晶圆11，且支撑组件10包括贯穿伸缩安装于托板9上的支撑筒1001，并且支撑筒1001的上端伸缩连接有活动筒1003，而且活动筒1003的上端一体设置有托筒1004，同时托筒1004的下端一体设置有底板1005，而且底板1005的中心和边缘处连接有连接管1006，用来连接活动筒1003内部空腔以及支撑筒1001和活动筒1003之间腔体；气流分散组件，安装于石英内腔体7内侧，用来实现气流分散；风道17，固定安装于石英内腔体7的底部内侧；下安装座3、上安装座4上均开设有冷却气孔5，且冷却气孔5和吹风结构的位置对应设置，气流分散组件包括固定安装于石英内腔体7内侧的竖直气流分散板13和水平气流分散板14，且竖直气流分散板13和水平气流分散板14两者的右端固定连接，并且气流分散组件还包括平行设置的第一石英气管15、第二石英气管16，同时第一石英气管15位于水平气流分散板14上方，而且第二石英气管16朝向竖直气流分散板13，第一石英气管15、第二石英气管16分别通入上方工艺气流和后侧工艺气流，风道17的左右两侧分别开设有进风口和出风口结构，且进风口朝向第二石英气管16，转轴8的外侧均匀固定设置有叶片801，且叶片801位于风道17的内侧，并且叶片801和进风口位置对应设置，边缘硅环12的上方等角度固定设置有第二记忆金属片1201，且第二记忆金属片1201呈倾斜状，并且第二记忆金属片1201对晶圆11进行支撑，支撑筒1001和活动筒1003构成伸缩结构，且活动筒1003上端的托筒1004呈漏斗状结构，并且托筒1004贴合于晶圆11的下表面。
通过上述技术方案，将待处理的晶圆11水平放置于第二记忆金属片1201的上方，实现对晶圆11的临时支撑，然后开启托板9，实现对晶圆11的加热，并通过第一石英气管15、第二石英气管16输入工艺气流，使得工艺气流通过竖直气流分散板13、水平气流分散板14分流后均匀作用于晶圆11的外侧，随着温度的升高，使得第二记忆金属片1201发生形变（当温度达到记忆金属的变形温度时），使的其倾斜弯曲度变大，从而使得其支撑高度降低，进而使得晶圆11下移贴合于托筒1004的上方，使得第二记忆金属片1201解除对晶圆11的支撑，同时托筒1004会在晶圆11重力作用下带动活动筒1003沿支撑筒1001收缩，从而使得连接管1006自动抽取活动筒1003中的气体，使得托筒1004可以对晶圆11进行吸附，同时风道17可以对气流进行收集，并吹动叶片801，使得转轴8带动托板9进行旋转，从而实现对晶圆11的同步旋转调节，进而提高晶圆11的受热效果。
实施例二：本实施例中公开的技术内容是在上述实施例一的基础上作出的进一步改进，现有的晶圆快速热处理炉只能对晶圆11固定位置进行支撑，从而使得支撑处受热不均匀，为了进一步解决这一技术问题，本实施例公开了如下技术内容，如图3-图11所示，支撑筒1001和底板1005之间设置有弹力调节组件；支撑筒1001和活动筒1003构成伸缩结构，且活动筒1003上端的托筒1004呈漏斗状结构，并且托筒1004贴合于晶圆11的下表面，支撑筒1001的下端转动连接有滚轮1002，且滚轮1002贴合于支撑件18的上方进行滚动，并且支撑件18上均匀开设有凹槽1801，弹力调节组件包括密封滑动连接于支撑筒1001和托筒1004之间的调节环1009，且调节环1009和支撑筒1001的上端内壁之间连接有第一记忆金属片1008，并且调节环1009和底板1005之间连接有弹簧1007，气流调节组件包括滑动安装于竖直气流分散板13和水平气流分散板14之间的调节板19，且竖直气流分散板13、水平气流分散板14和调节板19上均开设有孔洞结构，并且调节板19上的孔洞和竖直气流分散板13、水平气流分散板14上的孔洞位置对应设置，而且调节板19和石英内腔体7的内壁之间连接有第三记忆金属片20。
通过上述技术方案，随着温度的升高，使得第一记忆金属片1008升温后发生形变（温度达到记忆金属形变温度时），形变后的第一记忆金属片1008推动调节环1009下移，从而升高活动筒1003中的气压，进而减小托筒1004对晶圆11的吸附力，避免在高温作用下吸附力过大而影响晶圆11处理效果，同时随着托板9的旋转，支撑筒1001下方的滚轮1002会贴合于支撑件18的上表面进行滚动，而当滚轮1002滚动至凹槽1801中时，支撑筒1001会进行下移，从而使得托筒1004脱离晶圆11，进而使得多组支撑组件10可以对晶圆11的不同位置进行交替支撑，从而避免支撑位置固定而导致该处受热不均匀，从而进一步提高了晶圆11的受热均匀性，同时随着温度的升高，第三记忆金属片20会受热形变（温度达到记忆金属形变温度时），从而推动调节板19移动，使得调节板19上的孔洞和竖直气流分散板13、水平气流分散板14上的孔洞逐渐重合，从而降低气流速度，使得托板9的旋转速度减缓，避免高温情况下晶圆11在旋转时发生位置偏移和脱落而影响处理效果。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种受热均匀的晶圆快速热处理炉，包括稳定放置于地面上的机体（1），所述机体（1）的内侧安装有处理炉（2），且处理炉（2）的上下方均安装设置有吹风结构，并且处理炉（2）包括固定安装的下安装座（3）、上安装座（4），同时下安装座（3）、上安装座（4）的内侧设置有石英内腔体（7），且下安装座（3）、上安装座（4）两者和石英内腔体（7）之间均安装有灯管（6），并且石英内腔体（7）的内侧转动连接有转轴（8），而且转轴（8）的上端固定安装有托板（9），所述石英内腔体（7）的内侧固定设置有边缘硅环（12）；
其特征在于，还包括：
支撑组件（10），均匀安装于托板（9）上，所述支撑组件（10）的上方支撑设置有晶圆（11），且支撑组件（10）包括贯穿伸缩安装于托板（9）上的支撑筒（1001），并且支撑筒（1001）的上端伸缩连接有活动筒（1003），而且活动筒（1003）的上端一体设置有托筒（1004），同时托筒（1004）的下端一体设置有底板（1005），而且底板（1005）的中心和边缘处连接有连接管（1006），用来连接活动筒（1003）内部空腔以及支撑筒（1001）和活动筒（1003）之间腔体，且支撑筒（1001）和底板（1005）之间设置有弹力调节组件；
所述支撑筒（1001）的下端转动连接有滚轮（1002），且滚轮（1002）贴合于支撑件（18）的上方进行滚动，并且支撑件（18）上均匀开设有凹槽（1801）；
气流分散组件，安装于石英内腔体（7）内侧，用来实现气流分散，所述气流分散组件包括固定安装于石英内腔体（7）内侧的竖直气流分散板（13）和水平气流分散板（14）；
风道（17），固定安装于石英内腔体（7）的底部内侧；
支撑件（18），固定安装于石英内腔体（7）的底部内侧，用来实现对支撑筒（1001）的调节支撑；
气流调节组件，安装于气流分散组件的外侧，用来实现对气流的调节；
所述弹力调节组件包括密封滑动连接于支撑筒（1001）和托筒（1004）之间的调节环（1009），且调节环（1009）和支撑筒（1001）的上端内壁之间连接有第一记忆金属片（1008），并且调节环（1009）和底板（1005）之间连接有弹簧（1007）；
所述气流调节组件包括滑动安装于竖直气流分散板（13）和水平气流分散板（14）之间的调节板（19），且竖直气流分散板（13）、水平气流分散板（14）和调节板（19）上均开设有孔洞结构，并且调节板（19）上的孔洞和竖直气流分散板（13）、水平气流分散板（14）上的孔洞位置对应设置，而且调节板（19）和石英内腔体（7）的内壁之间连接有第三记忆金属片（20）。
2.根据权利要求1所述的一种受热均匀的晶圆快速热处理炉，其特征在于：所述下安装座（3）、上安装座（4）上均开设有冷却气孔（5），且冷却气孔（5）和吹风结构的位置对应设置。
3.根据权利要求1所述的一种受热均匀的晶圆快速热处理炉，其特征在于：所述竖直气流分散板（13）和水平气流分散板（14）两者的右端固定连接，并且气流分散组件还包括平行设置的第一石英气管（15）、第二石英气管（16），同时第一石英气管（15）位于水平气流分散板（14）上方，而且第二石英气管（16）朝向竖直气流分散板（13），所述第一石英气管（15）、第二石英气管（16）分别通入上方工艺气流和后侧工艺气流。
4.根据权利要求3所述的一种受热均匀的晶圆快速热处理炉，其特征在于：所述风道（17）的左右两侧分别开设有进风口和出风口结构，且进风口朝向第二石英气管（16），所述转轴（8）的外侧均匀固定设置有叶片（801），且叶片（801）位于风道（17）的内侧，并且叶片（801）和进风口位置对应设置。
5.根据权利要求1所述的一种受热均匀的晶圆快速热处理炉，其特征在于：所述边缘硅环（12）的上方等角度固定设置有第二记忆金属片（1201），且第二记忆金属片（1201）呈倾斜状，并且第二记忆金属片（1201）对晶圆（11）进行支撑。
6.根据权利要求1所述的一种受热均匀的晶圆快速热处理炉，其特征在于：所述支撑筒（1001）和活动筒（1003）构成伸缩结构，且活动筒（1003）上端的托筒（1004）呈漏斗状结构，并且托筒（1004）贴合于晶圆（11）的下表面。
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