CN2684373Y - 热处理用的器皿和纵向型热处理装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种热处理用的器皿，其特征在于，它具有下列各部分：许多根支柱；在上述各支柱上沿着高度方向隔开规定的间隔形成的许多爪部；通过上述爪部，安装在上述许多根支柱上的许多格上，具有能装载被处理物体的装载面的许多支承板；设置在上述被处理物体的装载面上的沟槽，以及设置在上述沟槽内的许多通孔。按照本实用新型，由于在被处理物体的装载面上设置了沟槽，并且在沟槽内设有许多通孔，因而能阻止在支承板的被处理物体装载面与被处理物体之间形成了一层空气层，以及被处理物体的粘附。借助于这种结构，即使在高温热处理时，也能够阻止被处理物体因粘附而发生滑移。
Description
技术领域
本实用新型设计热处理用的器皿(烧舟)和纵向型热处理装置。
背景技术
在半导体装置的制造工序中，要对被处理的物体，例如半导体晶片，进行各种热处理工序，例如，氧化，扩散，CVD(化学气相淀积)，退火等等。为进行以上这些工序用的热处理装置中的一种，是可以一次能处理许多晶片的纵向型热处理装置。在这种纵向型热处理装置中，要使用能盛装许多晶片的热处理用的器皿。
作为这种热处理用的器皿，曾经提出过使用环形的支承板来支承晶片的周边部分的环形器皿(例如，可参阅特开平9-237781号公报)。这样，能减少随着晶片直径增大(例如，直径可达300mm)的趋势而因自重应力所产生的滑移(一种结晶缺陷)。还有，由于升温和降温的速度比晶片的中央部分快的晶片周边部分的热容量增大了，因而能提高热处理的均匀性。
可是，在这种热处理用的器皿中，如果在上述支承板的表面上有微小的凹凸部分或者凸起，晶片的内表面就容易产生伤痕，也容易发生由于晶片自重应力而引起的滑移。另一方面，当为了解决这一类问题，把上述支承板的表面研磨成镜面状时，又会使晶片容易粘附在该支承板的表面上。因此，在研磨好上述支承板的表面之后，还要用喷砂之类的方式使该支承板的表面稍微粗糙一些。
然而，在使用上述热处理器皿的情况下，当在高温下，例如，在1050℃～1200℃下进行热处理时，还是会发生晶片粘附在支承板表面上的现象。此外，由于上述粘附现象和在支承板表面上的微小的凹凸或凸起，会由于部分自重应力而使晶片产生滑移。
实用新型内容
本实用新型就是由于考虑到以上的情况而提出来的，其目的是提供一种在进行高温热处理时，能阻止被处理物体发生滑移的热处理用的器皿和纵向型热处理装置。
本实用新型的热处理用器皿的特征在于，它具有下列各部分：许多根支柱；在上述各支柱上沿着高度方向隔开规定的间隔形成的许多爪部；通过上述爪部，多级地安装在上述许多根支柱间，具有能装载被处理物体的装载面的许多支承板；设置在上述被处理物体的装载面上的沟槽，以及设置在上述沟槽内的许多通孔。
按照本实用新型，由于设置在被处理物体的装载面上的沟槽，和设置在该沟槽中的许多通孔，在支承板的被处理物体的装载面与被处理物体之间形成了空气层，因而能阻止被处理物体的粘附。
通常，在上述被处理物体的装载面上设有为阻止被处理物体粘附的，微小的凹凸。此时，能增大阻止粘附被处理物体的效果。
一般情况下，由于被处理物体大致呈圆形，所以支承板也大致呈圆形，并且，上述许多根支柱最好与上述支承板垂直，并布置在上述支承板的后方、左方和右方。这样，能方便被处理物体的装载和取出。
此外，最好在上述支承板上设有被上述支承板的左方支柱的爪部所阻挡，以防止该支承板滑落的左阻挡部分，和被上述支承板的右方支柱的爪部所阻挡，以防止该支承板滑落的右阻挡部分。在这种情况下，就能防止支承板由于振动而滑落。
例如，上述左阻挡部分和右阻挡部分是与爪部的侧壁接触的阻挡件。
或者，最好，在上述支承板上设有与支承板左方支柱的爪部的上部配合的左配合孔，与支承板右方支柱的爪部的上部配合的右配合孔，以及与支承板后方支柱的爪部的上部配合的后方配合孔。此时，就能防止支承板由于振动等原因而滑落。
此外，最好，在上述支柱的上端部和下端部安装隔板。具体的说，最好在上述支柱的上端部和下端部上，许多块隔板通过上述爪部多级地分别安装在上述许多根支柱之间。
一般说来，因为被处理的物体大致呈圆形，所以隔板也应大致呈圆形，并且，希望上述许多根支柱与上述隔板垂直，布置在上述隔板的后方、左方和右方。
此外，最好，在上述隔板上设有被上述隔板的左方支柱的爪部所阻挡，以防止该隔板滑落的左阻挡部分，和被上述支承板的右方支柱的爪部所阻挡，以防止该隔板滑落的右阻挡部分。此时，就能防止隔板由于振动等原因而滑落。
例如，上述隔板的左阻挡部分和右阻挡部分是与爪部的侧壁接触的阻挡件。
或者，最好，在上述隔板上设有：与隔板左方支柱的爪部的上部配合的左配合孔，与隔板右方支柱的爪部的上部配合的右配合孔，以及与隔板后方支柱的爪部的上部配合的后方配合孔。此时，就能防止隔板由于振动等原因而滑落。
此外，本实用新型还提供了一种纵向型热处理装置，其特征在于，它具备具有以上特征的热处理用的器皿，以及能容纳上述热处理用的器皿的热处理炉。
附图说明
图1是本实用新型的纵向型热处理装置一个实施例的断面图；
图2是表示热处理用器皿的器皿主体的图，(a)是平面图；(b)是(a)图上沿A-A线的纵断面图；
图3是热处理用的器皿的支承板部分的横断面图；
图4是沿图3中的B-B线的放大后的断面图；
图5是热处理用的器皿的隔板部分的横断面图；
图6与图4相同，说明借助于配合孔防止支承板滑落的功能；
图7与图6相同，说明借助于隔板的配合孔防止隔板滑落的功能。
具体实施方式
下面，参照附图详细描述本实用新型的实施例。图1是本实用新型的纵向型热处理装置一个实施例的断面图；图2(a)、(b)是表示热处理用器皿的器皿主体的图；图3是热处理用的器皿的支承板部分的横断面图；图4是沿图3中的B-B线的放大后的断面图；图5是热处理用的器皿的隔板部分的横断面图。
如图1所示，纵向型热处理装置1具有石英制造的反应管2(热处理容器)，构成了能容纳被处理物体，例如半导体晶片W，对其进行规定的热处理，例如CVD处理用的热处理炉。
在本实施例中，反应管2具有内管2a和外管2b的双重结构，但也可以是只有外管2b的单管结构。此外，在反应管2的下部用气密的方式连接了环状的总导管5，该总导管5具有将处理气体和纯化用的非活性气体导入反应管2内的气体导入管部分(气体导入口)3，和排出反应管2内的废气用的排气管部分(排气口)4。
供应气体的系统中的管道与上述气体导入管部分3连接。具有能控制反应管2内部减压的真空泵和控制阀等等的排气系统中的管道(图中未示出)则与上述排气管部分4连接。上述总导管5安装在图中未示的基板上。此外，在上述反应管2的周围还设有圆筒形的加热器8，以便将反应管2内的温度加热并控制在，例如，300～200℃。
上述反应管2下端的总导管5构成了热处理炉的炉口6。在热处理炉的下方设有能借助于升降机构8进行升降的炉盖7，用以开关炉口6。上述炉盖7与总导管5的开口端接触，能使炉口6密闭。
在该炉盖7上，通过作为炉口绝热装置的保温筒10，装载着热处理用的器皿9，在该器皿9上支承着许多(例如，75～100片左右)上下方向隔开间隔的，水平放置的大直径(例如300mm)晶片W。上述器皿9借助于升降机构8，当炉盖7上升时，装入反应管2内，当炉盖7下降时，便从反应管2内卸下来。
另一方面，如图2～图4所示，上述热处理用的器皿9中装备了若干根(例如3根)支柱12，在支柱12高度方向上具有许多隔开规定的间隔形成的爪部11；还装备了许多块安装在上述爪部11上，上面装载着晶片W的支承板13。更具体的说，上述热处理用的器皿9具有由底板14和顶板15，以及在底板14与顶板15之间延伸的上述若干根支柱12所构成的器皿主体16。在器皿主体16的支柱12上，通过爪部11，支承着许多块(级)支承板13。为了使得存在着这许多支承板13的区域里的热处理条件均匀化，在上述支柱12的上端和下端，通过上述爪部11，支承着若干块(例如3～4枚)如图5所示的隔板17。上述支柱12按照规定的间隔布置在圆周方向上，包围着支承板13和晶片W。支柱12，底板14和顶板15，例如，借助于焊接之类的方法连接成一体。
在中、高温，例如1000℃以下的热处理温度下，可以使用石英制造的器皿主体16，支承板13和隔板17。但是，在比较高的温度下，例如在1050℃～1200℃左右的温度下，通常应该使用碳化硅(SiC)来制造。此时，为了防止由于使用纯度较低的碳化硅材料而污染晶片W，最好在加工之后采用，例如CVD处理来形成保护膜。此外，支承板13和隔板17都做成大致相同的外形。
顶板15和底板14分别做成环状。在用于高温热处理时，最好在顶板15上设有为发散热应力用的窄缝18。此外，在本实施例中，如图2(a)所示，在顶板15和底板14的一部分周边部分上，设置了为避免与杆状温度检测器相干涉的缺口19。
为了能从前方装卸支承板13和隔板17，以及装入和取出晶片W，不在器皿主体16的前方区域中设置支柱12，而在左、右和后方区域设置至少三跟支柱12。也可以在后方区域设置左、右两根支柱12，一共使用四根支柱12。
为了能稳定地支承支承板13和隔板17，如图3所示，左、右两根支柱12布置成稍微超过器皿主体16的左、右方向的中心线La而靠前。而且，在这两根支柱12的内侧，按规定的间距形成水平的爪部11。这些爪部11，例如，可以从器皿主体16的开口一侧插入旋转式的研磨工具，对支柱12的内侧进行研磨，加工出沟槽20来。此时，为了减小爪部11的热容量，使得晶片W在整个面上的温度均匀，最好把爪部11做得薄而且小一些。
此外，为了能确保与纵向型热处理装置1的高度有关的热处理器皿9的器皿主体16内有限的空间中装载规定片数的晶片W，支承隔板17的爪部11之间的间隔Pa，要比支承板13的爪部11之间的间隔Pb狭窄。
左、右支柱12的沟槽20的深处(背面)做成与器皿主体16的前后方向的中心线Lb平行。另一方面，后方支柱12的沟槽20的深处(背面)，则做成与器皿主体16的前后方向的中心线La平行。而且，如图3所示，在支承板13和隔板17的外圆周上，形成了与左、右支柱12的沟槽20的深处(背面)平行的切割部分21，以及与后方支柱12的沟槽20的深处(背面)平行的切割部分22。借助于这样的结构，就能把支承板13和隔板17稳当而且方便地安装在器皿主体16上。
上述支承板13做成外径稍大于圆形晶片W的环状，以便承载晶片W的边缘部分。此时，为了不损伤晶片W的下表面，不使晶片W由于自重应力而产生滑移，要把支承板13的装载晶片的表面(装载被处理物体的表面)23研磨成镜面。此后，为了阻止晶片W的粘附，例如，要使用喷砂法之类的粗糙面加工方法，把支承板13装载晶片的装载面23加工成带有微小的凹凸(图中未表示)。或者，也可以有效地使用能达到预期表面粗糙度的研磨加工方法，来代替镜面研磨加工和以后的粗糙面加工这两道工序。
此外，为了在高温下，例如在1050℃～1200℃下进行热处理时，也能阻止晶片W粘附在支承板13的装载面23上，在上述支承板13的晶片装载面23上，设置了沟槽24和通孔25。如图3和图4所示，在本实施例中，在支承板13的晶片装载面23上，形成了多条(例如两条)环状的同心圆沟槽24，同时，还在各沟槽24中设有多个在圆周方向隔开既定的间隔的，在上下方向上贯通支承板13的通孔25。另外，上述沟槽24可以是多条，也可以是一条。此外，上述沟槽24可以是在圆周方向上连续的，也可以是断续的。还有，上述沟槽24可以是环状的，也可以是放射形的。此外，也可以把沟槽2 4做成网格状。也就是说，对沟槽24的布置形状没有限制。
此外，如图4所示，在支承板13的周边部分上最好设有为防止晶片W掉落用的，其高度大致与晶片W相同的竖壁26。不过，由于支承板13的晶片装载面23上已经有了细微的凹凸(加工成粗糙面)，以及沟槽24和通孔25(在移动晶片时，可以放掉晶片与晶片的装面之间积存的空气)，晶片W已经难以滑动，所以也不一定要设置上述竖壁26。
此外，在支承板13上还设有阻挡件27，阻挡件27被左、右支柱12的爪部11所挡住，作为防止支承板13滑落用的左止挡部分和右止挡部分。阻挡件27分别设置在支承板13背面的左、右边缘部分，向下凸出。由于阻挡件27分别与左、右爪部11的后侧面接触，被它们所挡住，因而能阻止支承板13向前方移动。另外，支承板13向后方和左、右方向的移动，则由支柱12来阻挡。
为了减小上述阻挡件27的热容量，以使晶片W在整个面上的温度均匀化，阻挡件27最好做得又薄又小。此外，根据同样的理由，支承板13的下表面，除了有上述阻挡件27之外，也要尽量做得平坦。
如图5所示，在上述隔板17上，也和上述支承板13一样，也设置了阻挡件28，阻挡件28被左、右支柱12的爪部11所挡住，作为防止隔板17滑落用的隔板的左止挡部分，和隔板的右止挡部分。此外，当隔板17使用于高温热处理的情况下时，最好设置从隔板17的中心沿着半径方向向前延伸的，为消除热应力用的窄缝29。
借助于具有以上构成的热处理用的器皿9，或者使用这种热处理器皿9的纵向型热处理装置1，由于热处理器皿9在其高度方向具有按照规定的间隔形成的爪部11的几根支柱12上，通过上述爪部安装了装载着晶片W的许多级支承板13，并且在上述支承板13的晶片装载面上设有沟槽24和通孔25，所以阻止了在支承板13的晶片装载面23与晶片W之间形成了空气层，以及由于这一层空气层晶片W的粘附现象。借助于这种构成，即使在高温热处理时，也能在防止晶片粘附的同时，防止因晶片装载面23上极小的凹凸和凸起而造成晶片W的一部分由于自重应力而发生滑移。
此外，由于在上述支承板13上设有被左右支柱12的爪部11挡住的阻挡件27，以防止支承板13的滑落，能够防止支承板13因振动等引起滑落，即，提高了耐振动和的性能和寿命。此外，由于隔板17通过上述爪部11安装在上述支柱12的上端和下端上，并且在上述隔板17上设有被左右支柱12的爪部11挡住的阻挡件28，以防止隔板17的滑落，能够防止隔板17因振动等引起滑落，即，提高了耐振动和的性能和寿命。
当使用SiC制造隔板17时，可以用模具来成型。此时，与用坯料切片制作的隔片(ダミ一ウエハ)不同，可以很容易地与阻挡件28做成一个整体。还有，在上述热处理用的器皿9中，由于器皿主体16与支承板13是分别形成的，所以制造、清洗和更换支承板13等等都很容易。
以上，参照附图详细描述了本实用新型的实施例，但，本实用新型并不是仅仅限于上述实施例，在不脱离本实用新型要点的范围内，可以对其设计进行各种变化。例如，为了便于用移动装载机构移动晶片W，可以在支承板13的前方形成马蹄形的开口。此外，上述器皿主体16、支承板13和隔板17的材质，通常都使用碳化硅，但是，也可以使用多晶硅(Si)。作为被处理的物体，除了半导体晶片之外，例如，还可以处理LVD基板等等。
此外，关于防止支承板13和隔板17滑落的功能，可以如图6和图7所示的那样，利用配合孔来代替上述阻挡件27、28。
如图6所示，在支承板13的下表面上设置了与支承板13左方支柱上爪部的上部配合的左配合孔127，与支承板13右方支柱上爪部的上部配合的右配合孔127’，与支承板13后方支柱上爪部的上部配合的后方配合孔127”，以防止支承板13的滑落。
对于隔板17，也可以为防止滑落采用同样的结构。即，如图7所示，在隔板17的下表面上设置了与隔板17左方支柱上爪部的上部配合的左配合孔128，与隔板17右方支柱上爪部的上部配合的右配合孔128’，与隔板17后方支柱上爪部的上部配合的后方配合孔128”，以防止隔板17的滑落。
Claims (13)
1.一种热处理用的器皿，其特征在于，它具有下列各部分：
许多根支柱；
在上述各支柱上沿着高度方向隔开规定的间隔形成的许多爪部；
通过上述爪部，多级地安装在上述许多根支柱间的具有能装载被处理物体的装载面的许多支承板；
设置在上述被处理物体的装载面上的沟槽；以及
设置在上述沟槽内的许多通孔。
2.如权利要求1所述的热处理用的器皿，其特征在于，在上述被处理物体的装载面上设有为阻止被处理物体的粘附用的细微的凹凸。
3.如权利要求1或2所述的热处理用的器皿，其特征在于，上述支承板大致呈圆形，上述许多根支柱与上述支承板垂直，布置在上述支承板的后方、左方和右方。
4.如权利要求3所述的热处理用的器皿，其特征在于，在上述支承板上设有被上述支承板的左方支柱的爪部所阻挡，以防止该支承板滑落的左阻挡部分，和被上述支承板的右方支柱的爪部所阻挡，以防止该支承板滑落的右阻挡部分。
5.如权利要求4所述的热处理用的器皿，其特征在于，上述左阻挡件和右阻挡件都是与上述爪部的侧壁接触的阻挡件。
6.如权利要求3所述的热处理用的器皿，其特征在于，在上述支承板上设有：与支承板左方支柱的爪部的上部配合的左配合孔，与支承板右方支柱的爪部的上部配合的右配合孔，以及与支承板后方支柱的爪部的上部配合的后方配合孔。
7.如权利要求1到6中任何一项权利要求所述的热处理用的器皿，其特征在于，在上述支柱的上端部和下端部上安装了隔板。
8.如权利要求1到6中任何一项权利要求所述的热处理用的器皿，其特征在于，在上述支柱的上端部和下端部上，许多块隔板通过上述爪部多级地分别安装在上述许多根支柱之间。
9.如权利要求8所述的热处理用的器皿，其特征在于，上述隔板大致呈圆形，上述许多根支柱与上述隔板垂直，布置在上述隔板的后方、左方和右方。
10.如权利要求9所述的热处理用的器皿，其特征在于，在上述隔板上设有被上述隔板的左方支柱的爪部所阻挡，以防止该隔板滑落的左阻挡部分，和被上述支承板的右方支柱的爪部所阻挡，以防止该隔板滑落的右阻挡部分。
11.如权利要求10所述的热处理用的器皿，其特征在于，上述隔板的左阻挡部分和右阻挡部分是与爪部的侧壁接触的阻挡件。
12.如权利要求9所述的热处理用的器皿，其特征在于，在上述隔板上设有：与隔板左方支柱的爪部的上部配合的左配合孔，与隔板右方支柱的爪部的上部配合的右配合孔，以及与隔板后方支柱的爪部的上部配合的后方配合孔。
13.一种纵向型热处理装置，其特征在于，它具有如权利要求1到12中任何一项权利要求所述的热处理用的器皿，以及能容纳上述热处理用的器皿的热处理炉。
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