CN2801811Y - 水平式快速加热化学气相沉积系统使用的石英衬底支架 - Google Patents
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Abstract
一种水平式快速加热化学气相沉积系统使用的石英衬底支架，其结构包括有头板、底板、气室板、尾板、活动抽板、活动抽条和插板。底板的头、尾两端分别固定在头板和尾板的中下方部位，形成支架的基本框架，由两块气室板将支架在整个长度上分为气体混合区、沉积区和尾气区，在底板上沿长度方向开有两条平行的衬底卡槽，用以承载进行化学气相沉积的硅片衬底；在头板、两块气室板和尾板上部的等高处各开有一条尺寸相同的水平矩形槽，用以穿越并排放一条活动抽板和一对活动抽条，通过底板上的衬底卡槽以及支架上部的活动抽板和活动抽条的结构配合，可在支架的沉积区两侧安装两排硅片衬底，形成一个密闭的反应区，使反应气体只由密闭反应区通过。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种在水平式快速加热化学气相沉积系统中使用的新型石英衬底支架。
背景技术
在现有的水平式快热化学气相沉积系统(RTCVD-Rapid Thermal Chemical VaporDeposition)中，一部分反应生成的硅沉积在石英反应管内壁是个严重的问题，它使反应的气固转化率降低，并且由于石英反应管内壁难于清洗，带来了设备维护问题。
发明内容
本实用新型的目的是设计一种在水平式快速加热化学气相沉积系统使用的石英衬底支架，使反应气体只由衬底和石英支架组成的封闭空间通过，并能提高化学产率，从而使上述现有技术所存在的问题得以解决。
本实用新型所设计的水平式快速加热化学气相沉积系统使用的石英衬底支架，由全石英材料制成，其结构包括有头板、底板、气室板、尾板、活动抽板、活动抽条和插板；所说的头板和尾板平行竖立于支架的头、尾两端，底板为长方形，其头、尾两端分别固定在头板和尾板的中下方部位，形成支架的基本框架；在底板上沿长度方向开有两条平行的衬底卡槽，两衬底卡槽对称分布在底板中心线的左右两侧，用以承载进行化学气相沉积的硅片衬底；所说的气室板有两块，间隔分开固定在底板上，它们分别与头板平行，将支架在整个长度上分为气体混合区、沉积区和尾气区；在头板、两块气室板和尾板上部的等高处各开有一条尺寸相同的水平矩形槽，用以穿越并排放一条活动抽板和一对活动抽条；所说的活动抽板为矩形板条，置于底板上两条衬底卡槽之间区域的正上方，所说的一对活动抽条分置活动抽板的左右两侧，每条活动抽条与活动抽板之间留有缝隙，缝隙的宽度等于进行化学气相沉积的硅片衬底的厚度，所形成的两条缝隙分别位于底板上两条衬底卡槽的正上方，在所说的支架沉积区中，通过该缝隙夹持垂直安装于活动抽板两侧的进行化学气相沉积的硅片衬底，以在该支架沉积区形成一个密闭的反应区；所说的插板为大小相同的两片矩形石英片，其厚度等于进行化学气相沉积的硅片衬底的厚度，分别安装在支架气体混合区的左右两侧，插板的下缘卡装在气体混合区底板的衬底卡槽中，插板的上缘夹持于气体混合区上部活动抽条与活动抽板之间的缝隙中，使该气体混合区形成一密闭区；所说的头板上具有一连接进气管的进气口，在两块气室板上开有气体流过通道，在尾板上安装固定有一喇叭状的排气接口。
使用本实用新型的石英衬底支架在水平式快速加热化学气相沉积系统中对硅片衬底上进行快速加热化学气相沉积时，将进行快速加热化学气相沉积的硅片衬底竖立排放在石英衬底支架的沉积区的左右两侧，硅片衬底的下缘卡装在沉积区底板的衬底卡槽中，硅片衬底的上缘夹持于沉积区上部活动抽条与活动抽板之间的缝隙中，使该沉积区形成一密闭区，然后将加装了硅片衬底的石英衬底支架推入石英反应管内，并使之停放于加热区内部，使支架上成密闭状态的气体混合区和沉积区以及尾气区的中轴线与石英反应管重合，这时，即可通过进气口通入反应气体对硅片衬底进行快速加热化学气相沉积。
在本实用新型的石英衬底支架中，所述的底板上沿长度方向所开的两条平行的衬底卡槽的最适宜槽形为V形槽，这种卡槽形状既使硅片衬底能卡于槽中，同时能解决片状硅片衬底在加热反应过程中由于热胀冷缩而易碎的问题。
所述的头板和尾板为一般设计为矩形板，并将其四个角做成倒角，这样可以增大圆形反应管的内部利用空间。
为增加本石英衬底支架的稳固性，支架的头板和尾板顶角之间可用两条石英拉杆连接固定；而且，支架上两块气室板的上部还可用一块石英拉板加以连接固定。
为使反应气体只通过硅片衬底和石英支架形成的密闭空间，而不经过石英支架外部的石英反应管内部空间，以提高本实用新型的石英衬底支架的使用效果，本石英支架需要有进气管和排气接口的配合。进气管为一石英直角弯管，它的一头为球磨口与RTCVD系统的进气凹口密封。排气接口为喇叭状，外径比石英反应管狭端出口的内径稍大，用来顶住石英反应管的狭端出口固定并密封；内径的轴心与石英反应管的轴心位置相重叠。石英支架、进气管和排气管的尺寸需要根据石英反应管的尺寸和加热区的长度确定。
本实用新型所提供的石英衬底支架，用于水平式快速加热化学气相沉积系统中对硅片衬底作薄膜沉积，可通过更换不同尺寸的抽条在支架上端留有两个矩形缝隙(缝隙的宽度可根据衬底材料的厚度需要调换不同尺寸的抽条)，硅片衬底从缝隙中加装进入，左右各一排，这样衬底和石英支架本身就形成了一个封闭的反应室空间，与外部的石英反应管隔离。使反应气体只由衬底和石英支架组成的封闭空间通过，而不经过石英支架外部的石英反应管内部空间，从而解决了现有的水平式快热化学气相沉积系统中，由于一部分反应生成的硅沉积在石英反应管内壁而产生的问题。同时，此种设计的石英支架衬底的加装方式为左右结构，可夹持两排衬底，有效沉积面积大，生产效率高。
附图说明
图1是本实用新型的石英衬底支架的侧视图；
图2是本实用新型的石英衬底支架的俯视图；
图3是本实用新型的石英衬底支架的头板结构图；
图4是本实用新型的石英衬底支架的气室板结构图；
图5是本实用新型的石英衬底支架的尾板结构图；
图6是本实用新型的石英衬底支架的底板结构图；
图7是本实用新型的石英衬底支架(未装插板和硅片衬底)放入反应管的示意图；
图8是本实用新型的石英衬底支架(加装插板和硅片衬底)放入反应管的示意图。
具体实施方式
如各附图所示，本石英衬底支架由头板1，底板2，气室板3，尾板4，抽板5，抽条6，插板7，拉板8和拉杆9组成。
头板1和尾板4为矩形石英板，四个角做成倒角，它们分别竖立于支架的头尾两端，在头板1和尾板4上的上、下相应部位分别开有两个水平矩形槽(11、12、41、42)，当石英支架放入反应管内，两矩形槽之间的空间位于石英反应管截面的中部，并且两矩形槽之间的距离略小于进行化学气相沉积的硅片衬底的尺寸，两矩形槽中靠上的水平矩形槽11、41用来插入活动抽板5和活动抽条6，靠下的水平矩形槽12、42用来插入并熔焊底板2，形成支架的基本框架。底板2为具有一定厚度的长方形石英板，其宽度略小于头板和尾板的宽度，长度与系统加热区长度相当。底板2上沿长度方向开有两条V型槽21。所说的头板1和尾板4顶端的两顶角处分别开有两个圆孔用来插入并熔焊石英拉杆9以对支架框架进行加固。头板1上两矩形槽之间并略为居中靠下的位置开有一圆孔13作为石英支架的进气口，尾板4上具有一喇叭状的排气口43，该喇叭状的排气口处于两水平矩形槽之间，其轴心线与该衬底支架将放入的石英反应管的轴心线基本重合。在底板2上焊接了两块气室板3，将石英衬底支架在整个长度上分为气体混合区、沉积区和尾气区以提高沉积薄膜的均匀性。在每块气室板3的上部开有一水平矩形槽31，其尺寸与头板1和尾板4上部的水平矩形槽11和41的尺寸完全一样，以便活动抽板5和活动抽条6能顺利穿过它们。该气室板的宽度大于底板宽度同时又小于头板和尾板的宽度，高度不超过头板及尾板的高度。两气室板中间位置开有矩形窗32作为反应气体的流过通道，矩形窗的高度小于底板2到抽板5的距离，宽度小于底板两V形槽内侧之间的距离。所说的活动抽板5为一长方形石英板，插装入头板1、两气室板3和尾板4上部各水平矩形槽的中间部位，作为反应腔的上部封闭部件，其宽度以能够留出加装衬底的合适缝隙为准；并能够使缝隙位于两V型槽的正上方，以保证衬底能够竖直地安装在支架上。所说的两条活动抽条6为完全相同的两条石英条，分别位于活动抽板5的左右两侧，用来夹持进行化学气相沉积的硅片衬底。在所说的石英支架气体混合区的左右两侧安装一对插板7用以密封石英支架的气体混合区，插板由完全相同的两个石英片组成。插板的宽度与气体混合区相同，厚度根据所沉积衬底厚度的不同，可以有多种规格。在两气室板之间焊接固定有石英拉板8。
使用本石英衬底支架进行化学气相沉积时，先将活动抽板5顺序穿插入头板1、两气室板3和尾板4各水平矩形槽11、31、41的中间部位以正对底板上两V槽之间区域，在所说的支架上沉积区的底板2上的V槽上竖立排放进行化学气相沉积的硅片衬底20，硅片衬底的上缘靠在活动抽板5的两侧边；并在支架气体混合区的左右两侧安装插板7，该插板7的下缘卡装在气体混合区底板的衬底卡槽中，插板7的上缘靠在活动抽板5的两侧边；再在活动抽板5的两侧各插入一条活动抽条6，将所述的硅片衬底和插板7的上缘支挡固定，从而使支架的沉积区和气体混合区构成密闭的空间(如图8所示)。即可将本石英衬底支架推入石英反应管10中，使支架头板上的进气口13连接石英进气弯管14，支架尾板上的排气口43与排气接口管44配合，对硅片衬底进行化学气相沉积反应。
Claims (5)
1.一种在水平式快速加热化学气相沉积系统使用的石英衬底支架，由全石英材料制成，其特征在于包括头板(1)、底板(2)、两块气室板(3)、尾板(4)、抽板(5)、抽条(6)和插板(7)；所说的头板(1)和尾板(4)平行竖立于支架的头、尾两端，底板(2)为长方形，其头、尾两端分别固定在头板(1)和尾板(4)的中下方部位，形成支架的基本框架；在底板(2)上沿长度方向开有两条平行的衬底卡槽(21)，两衬底卡槽对称分布在底板中心线的左右两侧，用以承载进行化学气相沉积的硅片衬底；所说的气室板(3)有两块，间隔分开固定在底板(2)上，它们分别与头板(1)平行，将支架在整个长度上分为气体混合区、沉积区和尾气区；在头板(1)、两块气室板(3)和尾板(4)上部的等高处各开有一条尺寸相同的水平矩形槽，用以穿越并排放一条活动抽板(5)和一对活动抽条(6)；所说的活动抽板(5)为矩形板条，置于底板上两条衬底卡槽(21)之间区域的正上方，所说的一对活动抽条(6)分置于活动抽板(5)的左右两侧，每条活动抽条(6)与活动抽板(5)之间留有缝隙，缝隙的宽度等于进行化学气相沉积的硅片衬底的厚度，所形成的两条缝隙分别位于底板(2)上两条衬底卡槽(21)的正上方，在所说的支架沉积区中，通过该缝隙夹持垂直安装于活动抽板(6)两侧的进行化学气相沉积的硅片衬底，以在该支架沉积区形成一个密闭的反应区；所说的插板(7)为大小相同的两片矩形石英片，其厚度等于进行化学气相沉积的硅片衬底的厚度，分别安装在支架气体混合区的左右两侧，插板(7)的下缘卡装在气体混合区底板的衬底卡槽(21)中，插板(7)的上缘夹持于气体混合区上部活动抽条(6)与活动抽板(5)之间的缝隙中，使该气体混合区形成一密闭区；所说的头板(1)上具有一连接进气管的进气口(13)，在两块气室板(3)上开有气体流过通道，在尾板(4)上安装固定有一喇叭状的排气口(43)。
2.根据权利要求1所述的石英衬底支架，其特征在于所说的底板(2)上沿长度方向所开的两条平行的衬底卡槽(21)为V形槽。
3.根据权利要求1所述的石英衬底支架，其特征在于所说的头板(1)和尾板(4)为矩形板，其四个角做成倒角。
4.根据权利要求1或3所述的石英衬底支架，其特征在于所说的头板(1)和尾板(4)的顶角之间用两条石英拉杆(9)连接固定。
5.根据权利要求1所述的石英衬底支架，其特征在于所说的支架上的两块气室板上部用一块石英拉板(8)连接固定。
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