DE3702734C1

DE3702734C1 - Oven with a diffusion tube for treating semiconductor wafers

Info

Publication number: DE3702734C1
Application number: DE19873702734
Authority: DE
Inventors: Schuelke Karl Albert
Original assignee: Heraeus Schott Quarzschmelze GmbH
Current assignee: Heraeus Quarzglas GmbH and Co KG
Priority date: 1987-01-30
Filing date: 1987-01-30
Publication date: 1987-10-29

Abstract

Ovens with a diffusion tube for treating semiconductor wafers are known in which a diffusion-tube extension is mounted on the inlet opening. Gases are extracted in the region of this extension. In order to improve the known extraction in the region of the input end of the diffusion tube, the edge of the diffusion-tube extension overlapping the diffusion tube has a collar turned inwards, which abuts on the outer wall of the diffusion tube. On the outer side of an extraction opening, an extraction nozzle is mounted, which extends into the opening of an extraction duct.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ofen mit einem Diffusionsrohr zur Behandlung von Halbleiterscheiben, insbesondere mit einem horizontal angeordneten Diffusionsrohr, das auf seiner Einführöffnung eine Diffusionsrohr-Verlängerung aufweist in Form eines kurzen auf das Diffusionsrohr-Ende aufgeschobenen Rohrstückes aus Quarzglas das derart dimensioniert ist, daß zwischen dem Außenumfang des Diffusionsrohres und dem Innendurchmesser der Diffusionsrohr-Verlängerung ein freier Ringraum verbleibt, und wobei die Diffusionsrohr-Verlängerung eine in der Rohrwandung ausgebildete Öffnung aufweist, die strömungsmäßig zu einer zu einem Absaugkanal führenden Absaug-Öffnung benachbart ist.The invention relates to a furnace with a diffusion tube for the treatment of Semiconductor wafers, in particular with a horizontally arranged diffusion tube, which has a diffusion tube extension on its insertion opening in the form of a short piece of pipe pushed onto the end of the diffusion pipe made of quartz glass which is dimensioned such that between the outer circumference of the Diffusion tube and the inner diameter of the diffusion tube extension free annulus remains, and the diffusion tube extension is an in of the tube wall has an opening which flows towards one a suction channel leading suction opening is adjacent.

Solche Öfen mit Diffusionsrohren sind allgemein bekannt. Die eingesetzten Diffusionsrohr-Verlängerungen (die als "Scavenger Box Shields" bezeichnet werden) sind kurze Rohrstücke aus Quarzglas, die auf das Ende des Diffusionsrohres aufgeschoben sind. Getragen werden diese Diffusionsrohr-Verlängerungen von Trageanordnungen, die auf Plattformen vor dem Ofenrohr aufgesetzt sind. Übliche Ofenanordnungen weisen mehrere vertikal übereinander angeordnete Diffusionsrohre auf. Um Gas und Staubpartikel vor den einzelnen Diffusionsrohren absaugen zu können, sind bei solchen Ofenanordnungen Absaugschächte mit jeweils einer Absaug-Öffnung im Bereich der Einführöffnungen der einzelnen Diffusionsrohre angeordnet, wobei diese Absaug-Öffnungen einer entsprechenden Absaug-Öffnung in den einzelnen Diffusionsrohr-Verlängerungen zugeordnet sind. Durch die Absaugung soll der Bereich vor den Diffusionsrohren rein gehalten und insbesondere Korrosionsschutz gewährleistet werden. Da die Absaugöffnung des Absaugschachtes und die Öffnung der Diffusionsrohr-Verlängerung voneinander beabstandet sind und außerdem zwischen den Außenumfang des Diffusionsrohres und dem Innenumfang der darauf aufgeschobenen Diffusionsrohr-Verlängerung ein Ringraum verbleibt, entstehen während der Absaugung eine Vielzahl von Strömungen und damit verbunden Turbulenzen, die sich nachteilig auf die in dem Ofen zu behandelnden Halbleiterscheiben auswirken.Such furnaces with diffusion tubes are generally known. The used Diffusion tube extensions (known as "Scavenger Box Shields" are short pieces of tube made of quartz glass that are on the end of the diffusion tube are postponed. These diffusion tube extensions are worn of carrying arrangements that are placed on platforms in front of the stovepipe. Usual furnace arrangements have several vertically arranged one above the other Diffusion tubes on. For gas and dust particles in front of the individual diffusion tubes To be able to suction, suction shafts are included in such furnace arrangements one suction opening each in the area of the individual insertion openings Diffusion tubes arranged, these suction openings one corresponding suction opening in the individual diffusion tube extensions assigned. The area in front of the diffusion tubes is to be suctioned off kept clean and in particular corrosion protection guaranteed. Since the Suction opening of the suction shaft and the opening of the Diffusion tube extension are spaced apart and also between the outer circumference of the diffusion tube and the inner circumference of it an annulus remains when the diffusion tube extension is pushed on during the suction a variety of flows and associated with it Turbulence that adversely affects those to be treated in the furnace Impact semiconductor wafers.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, durch eine verbesserte Absaugung die Reinraum-Bedingungen im eingangsseitigen Bereich des Diffusionsrohres zu verbessern.Based on this prior art, the present invention Task based on the improved clean room conditions in the improve the input-side area of the diffusion tube.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der das Diffusionsrohr überlappende Rand der Diffusionsrohr-Verlängerung einen nach innen gerichteten Kragen besitzt, der an der Außenwand des Diffusionsrohres anliegt, und daß an der Außenseite der Absaug-Öffnung ein Absaugstutzen angesetzt ist, der sich in die Öffnung des Absaugkanals erstreckt. Durch den eingebördelten Rand, der an der Außenwand des Diffusionsrohres anliegt, und den sich in die Öffnung der Rohrwandung des Absaugkanals erstreckenden Absaugstutzen wird eine gerichtete Absaugung über den Absaugstutzen erreicht. Die Saugwirkung kann durch entsprechende Positionierung der Absaug-Öffnung mit dem eingesetzten Absaugstutzen gezielt erfolgen. Versuche haben gezeigt, daß die Reinraum-Bedingungen im Bereich der Öffnung des Diffusionsrohres wesentlich verbessert werden. Eine solche gezielte Absaugung ist insbesondere dann erforderlich, wenn das Diffusionsrohr zum Be- und Entladen geöffnet und geschlossen wird.The object is achieved in that the edge overlapping the diffusion tube the diffusion tube extension has an inward collar, which rests on the outer wall of the diffusion tube, and that on the outside a suction nozzle is attached to the suction opening, which extends into the opening of the suction channel. Through the crimped edge on the outside wall of the diffusion tube, and which is in the opening of the tube wall of the suction channel extending suction connection is a directional suction reached via the suction nozzle. The suction effect can be achieved by appropriate Targeted positioning of the suction opening with the used suction nozzle respectively. Tests have shown that the clean room conditions in the range of Opening of the diffusion tube can be significantly improved. Such targeted Suction is particularly necessary if the diffusion tube is opened and closed for loading and unloading.

Besonders gut bewährt hat sich ein Absaugstutzen mit einem über eine Gelenkverbindung angesetzten Anschlußstück, wobei bevorzugt als Gelenkverbindung ein Kugelgelenk eingesetzt wird. Ein solches Gelenk kann entsprechend der Stellung der Diffusionsrohr-Verlängerung am Ende des Diffusionsrohres verstellt werden, so daß das Anschlußstück in jeder Position in die Öffnung des Absaugkanals hineinragt. Es ist also die Möglichkeit gegeben, die Absaug-Öffnung der Diffusionsrohr-Verlängerung axial gezielt zu verschieben. Durch den Einsatz eines Kugelgelenks in dem Absaugstutzen ist nicht nur eine axiale Verschiebung möglich, sondern gleichermaßen eine Verschiebung in Umfangsrichtung. In einer bevorzugten Ausgestaltung wird der Kragen der Diffusionsrohr-Verlängerung durch ein Verbindungsteil bzw. Verbindungsrohr gebildet, das an dem Ende der Diffusionsrohr-Verlängerung angesetzt ist. In einer besonders einfachen, aber dennoch stabilen Ausführung, handelt es sich bei dem Verbindungsteil um ein im Querschnitt U-förmig oder in Form eines an der Basis offenen Trapezes ausgebildetes schmales Ringelement, das mit seinen nach Innen gerichteten Schenkeln an der Außenwand des Diffusionsrohres anliegt. Bei einer derartigen Diffusionsrohr-Verlängerung ist ein gesondertes Tragegestell nicht erforderlich. Um einerseits eine Absaugung aus dem Innenraum des Verbindungsteils zu erzielen, sind Ausbuchtungen am Rand des dem Ende des Verbindungsteils zugeordneten Schenkels oder Kragens dienlich. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Absaugstutzen an dem Verbindungsteil angeordnet, wobei dann das Gas im Bereich vor dem Ende des Diffusionsrohres über die erwähnten Ausbuchtungen am Rand des Kragens erfolgt.An extraction nozzle with an articulated connection has proven particularly successful attached connector, preferably as an articulated connection Ball joint is used. Such a joint can correspond to the position the diffusion tube extension at the end of the diffusion tube be so that the connector in any position in the opening of the suction channel protrudes. So there is the possibility of the suction opening of the To move the diffusion tube extension axially. Because of the engagement a ball joint in the suction nozzle is not just an axial displacement possible, but equally a shift in the circumferential direction. In a preferred embodiment, the collar of the Diffusion tube extension through a connecting part or connecting tube formed, which is attached to the end of the diffusion tube extension. In a particularly simple, yet stable design, it is in the connecting part around a U-shaped in cross section or in shape a narrow ring element formed at the base open, the with its inward-facing Legs abuts the outer wall of the diffusion tube. With such a Diffusion tube extension is not a separate support frame required. On the one hand, suction from the interior of the connecting part bulges are to be achieved at the edge of the end of the connecting part assigned leg or collar useful. In an advantageous Embodiment, the suction nozzle is arranged on the connecting part, wherein then the gas in the area before the end of the diffusion tube over the mentioned Bulges on the edge of the collar are made.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigtFurther details and features of the invention emerge from the following Description of an embodiment with reference to the drawing. In the Drawing shows

Fig. 1 ausschnittsweise das Ende eines Diffusionsrohres mit einer Diffusionsrohr-Verlängerung, Fig. 1 shows the end of a partial diffusion tube with a diffusion tube extension,

Fig. 2 eine Ausführung, bei der die Diffusionsrohr-Verlängerung ein Verbindungsteil aufweist und Fig. 2 shows an embodiment in which the diffusion tube extension has a connecting part and

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Schnittlinie III-III in Fig. 2. Fig. 3 is a section along the section line III-III in Fig. 2.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist auf das Ende eines Diffusionsrohres 1 eine Diffusionsrohr-Verlängerung 2 aus Quarzglas aufgeschoben derart, daß zwischen dem Diffusionsrohr 1 und der Diffusionsrohr-Verlängerung 2 eine Überlappung von etwa 10 bis 15 cm hergestellt ist. Der Rand des Bereiches der Diffusionsrohr-Verlängerung 2, der das Diffusionsrohr 1 überlappt, ist nach innen einen Kragen 3 bildend umgebördelt, so daß er an der Außenwandung des Diffusionsrohres 1 anliegt. An der Seitenwand der Diffusionsrohr-Verlängerung 2 ist eine Öffnung 4 vorhanden, an die ein Absaugstutzen 5 mit einem Flansch 6 angesetzt ist. Mit diesem Absaugstutzen 5 ist ein Verlängerungsteil 7 verbunden, das durch eine Absaug-Öffnung 8 in der Wand 9 eines Absaugkanales 10 geführt ist. Über den Absaugkanal 10 und den Absaugstutzen 5 werden aus dem Bereich 11 vor der Öffnung des Diffusionsrohres 1 vorhandene Gase und Staubpartikel, insbesondere beim Öffnen einer nicht dargestellten, das Diffusionsrohr 1 verschließenden Tür, abgesaugt. Da der Kragen 3 der Diffusionsrohr-Verlängerung 2 an der Außenwandung des Diffusionsrohres 1 anliegt und den Ringraum 12, der im überlappenden Bereich des Diffusionsrohres 1 mit der Diffusionsrohr-Verlängerung 2 gebildet ist, verschließt, wird eine gezielte Absaugung der Gase und sonstigen Verunreinigungen aus dem Bereich 11 erreicht. Außerdem besteht über den Absaugstutzen 5 mit dem Verlängerungsteil 7 eine direkte Verbindung zwischen dem Absaugkanal 10 und der Diffusionsrohr-Verlängerung 2. Zum Entfernen oder Montieren der Diffusionsrohr-Verlängerung 2 wird lediglich die nicht näher dargestellte Flanschverbindung zwischen dem Absaugstutzen 5 und dem Verlängerungsteil 7 gelöst bzw. verschraubt. Zwischen dem Rand des Kragens 3 und der Außenwand des Diffusionsrohres 1 verbleibt nur ein geringer Spalt, der eine Folge der Fertigungstoleranzen der aus Quarzglas gefertigten Teile ist.As can be seen from FIG. 1, a diffusion tube extension 2 made of quartz glass is pushed onto the end of a diffusion tube 1 such that an overlap of approximately 10 to 15 cm is produced between the diffusion tube 1 and the diffusion tube extension 2 . The edge of the region of the diffusion tube extension 2 , which overlaps the diffusion tube 1 , is flanged inwards to form a collar 3 , so that it lies against the outer wall of the diffusion tube 1 . An opening 4 is provided on the side wall of the diffusion tube extension 2 , to which an extraction nozzle 5 with a flange 6 is attached. An extension part 7 is connected to this suction nozzle 5 and is guided through a suction opening 8 in the wall 9 of a suction channel 10 . Gases and dust particles are sucked out of the area 11 before the opening of the diffusion tube 1 via the suction channel 10 and the suction nozzle 5 , in particular when opening a door (not shown ) which closes the diffusion tube 1 . Since the collar 3 of the diffusion tube extension 2 abuts the outer wall of the diffusion tube 1 and closes the annular space 12 , which is formed in the overlapping area of the diffusion tube 1 with the diffusion tube extension 2 , a targeted suction of the gases and other impurities from the Area 11 reached. In addition, there is a direct connection between the suction channel 10 and the diffusion tube extension 2 via the suction nozzle 5 with the extension part 7 . To remove or mount the diffusion tube extension 2 , only the flange connection (not shown in detail) between the suction nozzle 5 and the extension part 7 is loosened or screwed. Only a small gap remains between the edge of the collar 3 and the outer wall of the diffusion tube 1 , which is a consequence of the manufacturing tolerances of the parts made of quartz glass.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist am das Ende der Diffusionsrohr-Verlängerung 2 ein im Querschnitt trapezförmiges Verbindungsteil 13 angesetzt, das mit seinen beiden freien Schenkeln 14 in Form von jeweils einer Ringscheibe an der Außenwand des Diffusionsrohres 1 anliegt. Mit einer solchen Ausbildung der Diffusionsrohr-Verlängerung 2 ist zur Halterung bzw. Befestigung der Diffusionsrohr-Verlängerung 2 kein gesondertes Tragegestell erforderlich. Die Fixierung dieser Diffusionsrohr-Verlängerung 2 an dem Diffusionsrohr 1 wird allein durch die beiden Ringscheiben erzielt. In dieser Ausführung ist der Absaugstutzen 5 an dem mittleren Bereich des Verbindungsteiles 13 angeordnet, also an einem Bereich dieser Diffusionsrohr-Verlängerung 2, der besonders stabil ist. Um eine gezielte Saugwirkung im Bereich 11 vor der Öffnung des Diffusionsrohres 1 zu erhalten, sind an dem Rand des zu dem Ende des Diffusionsrohres 1 hin gerichteten Kragens oder Schenkels 14 Ausbuchtungen 15, im gezeigten Beispiel vier solcher Ausbuchtungen 15, ausgebildet, die strömungsmäßig den Innenraum des Verbindungsteiles 13 mit dem Bereich vor dem Ende des Diffusionsrohres 1 verbinden. Zwischen dem Absaugstutzen 5 und dem Verlängerungsteil 7 ist ein Kugelgelenk 16 angeordnet, so daß das Verlängerungsteil 7 in zwei Raumrichtungen verstellt werden kann je nach Lage der Absaugöffnung 8 in der Wand 9 des Absaugkanales 10.In the embodiment according to FIG. 2, a connecting part 13 with a trapezoidal cross-section is attached to the end of the diffusion tube extension 2 and bears with its two free legs 14 in the form of an annular disk each on the outer wall of the diffusion tube 1 . With such formation of the diffusion tube extension 2 no separate supporting frame is required for mounting or fastening of the diffusion tube extension. 2 The fixing of this diffusion tube extension 2 to the diffusion tube 1 is achieved solely by the two washers. In this embodiment, the suction nozzle 5 is arranged on the central region of the connecting part 13 , that is to say on a region of this diffusion tube extension 2 which is particularly stable. In order to obtain a targeted suction effect in the region 11 in front of the opening of the diffusion tube 1, to the edge of to the end of the diffusion tube 1 directed towards the collar or arm 14 bulges 15, in the example shown four such recesses 15 are formed, which in terms of flow to the interior of the connecting part 13 to the area in front of the end of the diffusion tube 1 . A ball joint 16 is arranged between the suction nozzle 5 and the extension part 7 , so that the extension part 7 can be adjusted in two spatial directions depending on the position of the suction opening 8 in the wall 9 of the suction channel 10 .

Claims

1. Furnace with a diffusion tube for the treatment of semiconductor wafers, in particular with a horizontally arranged diffusion tube, which has a diffusion tube extension on its insertion opening in the form of a short tube piece of quartz glass pushed onto the end of the diffusion tube, which is dimensioned such that between the outer circumference of the diffusion tube and the inner diameter of the diffusion tube extension, a free annular space remains, and wherein the diffusion tube extension has an opening formed in the tube wall, which is flow-adjacent to a suction opening leading to a suction channel, characterized in that the diffusion tube ( 1 ) overlapping edge of the diffusion tube extension ( 2 ) has an inwardly directed collar ( 3; 14 ) which bears against the outer wall of the diffusion tube ( 1 ), and that on the outside of the suction opening ( 4 ) a suction nozzle ( 5 ) is set, which is in the opening ( 8 ) d it extends suction channel ( 10 ).

2. Oven according to claim 1, characterized in that an extension part ( 7 ) via an articulated connection ( 6; 16 ) is attached to the suction nozzle ( 5 ).

3. Oven according to claim 2, characterized in that the articulated connection is a ball joint ( 16 ).

4. Oven according to one of claims 1 to 3, characterized in that the collar ( 3 ) of the diffusion tube extension ( 2 ) is formed by a connecting part ( 13 ).

5. Oven according to one of claims 1 to 3, characterized in that the collar ( 3 ) is formed by the flanged edge of the diffusion tube extension ( 2 ).

6. Oven according to one of claims 1 to 3, characterized in that the collar ( 3 ) of the diffusion tube extension ( 2 ) is formed by a connecting part ( 13 ) which is U-shaped in cross section or in the form of an open at the base Trapezoid is formed, the inwardly directed legs ( 14 ) abutting the outer wall of the diffusion tube ( 1 ).

7. Oven according to claim 6, characterized in that the towards the end of the diffusion tube ( 1 ) directed leg ( 14 ) or collar ( 3 ) of the diffusion tube extension ( 2 ) at its edge has suction openings bulges ( 15 ).

8. Oven according to claim 7, characterized in that the suction nozzle ( 5 ) is arranged on the connecting part ( 13 ).