TWI588903B - 隔熱壁體之製造方法 - Google Patents

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TWI588903B
TWI588903B TW103128377A TW103128377A TWI588903B TW I588903 B TWI588903 B TW I588903B TW 103128377 A TW103128377 A TW 103128377A TW 103128377 A TW103128377 A TW 103128377A TW I588903 B TWI588903 B TW I588903B
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小林誠
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東京威力科創股份有限公司
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Description

隔熱壁體之製造方法
本發明係關於一種隔熱壁體之製造方法。
例如半導體裝置之製造中,會對為被處理體之半導體晶圓施予成膜處理、氧化處理、擴散處理、退火處理以及蝕刻處理等處理。在施予該等處理時,會使用具備有:收容被處理體之處理容器,以及於該處理容器之外周側以包圍處理容器的方式來配置之加熱裝置的縱型熱處理裝置。
縱型熱處理裝置之加熱裝置係構成為包含有例如,電阻發熱體(加熱元件),以及設置於該加熱元件周圍的圓筒體狀之隔熱壁體。具體而言,於隔熱壁體之內周側會設置有用以收納加熱元件之保持部,而透過該保持部來將加熱元件螺旋狀地捲繞配置。
此時,隔熱壁體會於軸向複數堆疊具有保持部之環狀隔熱區塊而加以形成。又,已知一種隔熱壁體,係藉由讓隔熱壁體之材料分散於水系溶劑中而成為泥狀,而對於該泥讓具有對應於保持部形狀的表面之成形用模具相接而脫水來加以形成。
然而,於軸向複數堆疊環狀隔熱區塊的方法中,要製造隔熱壁體會非常地花費勞力及時間。又,上述形成隔熱壁體之方法係需要特殊設備,又,亦有所謂的難以形成具有足夠用以保持加熱元件之深度的保持部之問題點。
本揭露係提供一種可經濟性地製造隔熱壁體的隔熱壁體之製造方法。
一種隔熱壁體之製造方法,係於內周面側形成有加熱元件之保持部的筒狀隔熱壁體之製造方法;包含有:第1工序,係以既定間距來形成有從第1表面朝為該第1表面之相反側面的第2表面所延伸的溝部之方式來加工板狀隔熱構件;第2工序,係以將該第1表面及該第2表面與為形成有該溝部之面,且垂直於該溝部之深度方向的第3表面所構成之角度成為n為3以上之自然數的90+180/n度之方式來加工該隔熱構件;以及第3工序,係將該隔熱構件作為分割隔熱構件而接合有複數個以製作筒狀該隔熱壁體之工序,複數該分割隔熱構件會以相鄰之該分割隔熱構件的該溝部會對應,並且藉由該溝部來在筒狀該隔熱壁體之內周面側形成有保持部的方式來加以接合。
2‧‧‧縱型熱處理裝置
4‧‧‧處理容器
6‧‧‧外筒
8‧‧‧內筒
10‧‧‧分歧管
14‧‧‧蓋部
16‧‧‧密封構件
18‧‧‧流體軸封
20‧‧‧旋轉軸
22‧‧‧旋轉機構
24‧‧‧台
26‧‧‧保溫筒
28‧‧‧晶舟
30‧‧‧升降機構
32‧‧‧氣體導入機構
34‧‧‧氣體噴嘴
36‧‧‧氣體出口
38‧‧‧排氣系統
40‧‧‧排氣通路
42‧‧‧壓力調節閥
44‧‧‧真空泵
48‧‧‧加熱裝置
50‧‧‧隔熱壁體
51‧‧‧保護罩體
52‧‧‧分割隔熱構件
52a‧‧‧第4表面
52b‧‧‧第5表面
54‧‧‧加熱元件
56‧‧‧溝部
60‧‧‧板狀隔熱構件
62a‧‧‧第1表面
62b‧‧‧第2表面
62c‧‧‧第3表面
S100‧‧‧第1工序
S110‧‧‧第2工序
S120‧‧‧第3工序
W‧‧‧晶圓
添附圖式係以作為本說明書之一部分而被納入以顯示本揭露的實施形態,並與上述之一般性的說明及後述之實施形態的細節一同來說明本揭露之概念。
圖1係本實施形態相關的縱型熱處理裝置之一範例的概略構成圖。
圖2係從軸向觀看本實施形態相關之隔熱壁體情況的概略圖之一範例。
圖3係本實施形態相關的隔熱壁體之製造方法的一範例之流程圖。
圖4係用以說明本實施形態相關的隔熱壁體之製造方法的概略圖。
以下,便參照添附圖式就本發明之實施形態來加以說明。下述詳細的說明中,係以可充分地理解本揭露之方式來提供較多具體的細節。然而,即便無此般詳細的說明,所屬技術領域中具有通常知識者亦可達成本揭露乃屬自明事項。其他範例中,為了避免難以理解各種實施形態,關於習知之方法、順序、系統或構成要素便不詳細地表示。
(縱型熱處理裝置)
首先,便就具有本實施形態相關之隔熱壁體的縱型熱處理裝置之基本構成來加以說明。另外,本說明書中,係就用以製造作為一範例之半導體裝置的縱型熱處理裝置之範例來加以說明。然而,本發明並不限制於此點中,而亦可為其他種類型之熱處理裝置。
於圖1顯示本實施形態相關之縱型熱處理裝置的一範例之概略構成圖。
如圖1所示,縱型熱處理裝置2係具有長邊方向為垂直的處理容器4。處理容器4係以具有有頂之外筒6與同心地配置於該外筒6之內周側的圓筒體內筒8的雙重管構造來加以構成。
外筒6及內筒8係由石英等耐熱性材料所形成。又,外筒6及內筒8係藉由不鏽鋼等所形成之分歧管10來保持其下端部。分歧管10係被固定於底板12。另外,亦可不設置分歧管10,而構成為例如由石英來形成處理容器4整體。
分歧管10之下端部的開口部係透過O型環等密封構件16來可氣密地安裝有例如由不鏽鋼等所構成之圓盤狀蓋部14。又,蓋部14之略中心部係例如在氣密狀態下藉由磁性流體軸封18來插通有可旋轉之旋轉軸20。該旋轉軸20下端係連接於旋轉機構22,而旋轉軸20上端係固定有例如由不鏽鋼所構成之台24。
台24上係設置有例如石英製之保溫筒26。又,保溫筒26上係載置有作為支撐具之例如石英製的晶舟28。
晶舟28係以既定間隔,例如10mm左右之間距來收容有例如50~150片作為被處理體之半導體晶圓(以後,稱為晶圓W)。晶舟28、保溫筒26、台24及蓋部14係藉由為例如晶舟升降機的升降機構30來在處理容器4內進行裝載、卸載。
分歧管10下部係設置有用以將處理氣體導入至處理容器4內的氣體導入機構32。氣體導入機構32係具有以氣密地貫通分歧管10之方式來設置的氣體噴嘴34。另外,圖1中,雖顯示設置有1個氣體導入機構32之構成,但本發明並不被限制於此點。亦可為對應於所使用之氣體種類的數量等來 具有複數氣體導入機構32之縱型熱處理裝置。又,從氣體噴嘴34朝處理容器4所導入之氣體會藉由未圖式之流量控制器來進行流量控制。
分歧管10上部係設置有氣體出口36,氣體出口36係連結有排氣系統38。排氣系統38係包含有連接於氣體出口36之排氣通路40與在排氣通路40途中依序連接的壓力調節閥42及真空泵44。可藉由排氣系統38來一邊壓力調整處理容器4內之氛圍,一邊進行排氣。
處理容器4之外周側係以圍繞處理容器4之方式來設置有加熱晶圓W等被處理體之加熱裝置48。加熱裝置48係具備具有頂面之筒狀隔熱壁體50。以下,便就本實施形態相關之隔熱壁體50及具有該隔熱壁體50之加熱裝置48來詳細地說明。
[隔熱壁體及加熱裝置]
如上述,加熱裝置48係具有筒狀隔熱壁體50。隔熱壁體50可由例如低熱傳導性,且柔軟無定形之矽及氧化鋁的混合物所形成。另外,爾後本說明書中,所謂的「軸向」、「周圍方向」以及「徑向」係分別指該筒狀隔熱壁體50之軸向、周圍方向以及徑向。
隔熱壁體50係以其內周面會相對於處理容器4之外周面分離既定距離的方式來加以配置。又,隔熱壁體50之外周係以包覆隔熱壁體50之外周整體的方式來安裝有由不鏽鋼等所形成之保護罩體51。
圖2係顯示由軸向觀看本實施形態相關之隔熱壁體50情況的概略圖之一範例。另外,圖2中,係省略有關隔熱壁體50之頂面。
筒狀隔熱壁體50會藉由至少於周圍方向被分割為複數,而在周圍方向兩端形成有分割面之複數分割隔熱構件52來加以構成。
圖2(a)所示之範例中,筒狀隔熱壁體50係圓筒形狀,圓筒形狀之隔熱壁體50會藉由在周圍方向之12個分割隔熱構件52來加以構成。然而,隔熱壁體50之分割數並不被限制於此點,而亦可被分割為例如2個、4個或是其他個數。
又,筒狀隔熱壁體50亦可為多角形筒的形狀,圖2(b)所示之範例中,係具有十二角形筒之形狀。在筒狀隔熱壁體50具有多角形筒形狀的情況,1個分割隔熱構件52會以擔任多角形之一邊的方式來加以構成。亦即,圖 2(b)所示之範例中,12個分割隔熱構件52會接合,而構成十二角形筒之隔熱構件50。另外,圖2(b)所示之範例中,雖顯示有十二角形筒之形狀的範例,但本發明並不被限制於此點,而亦可為其他多角形筒之形狀。
作為其他形態,筒狀隔熱壁體50亦可如圖2(c)所示,為具有外周形狀為多角形之形狀,且具有內周形狀為圓形之構成,亦可如圖2(d)所示,具有外周形狀為圓形,且具有內周形狀為多角形之形狀的構成。
另外,在筒狀隔熱壁體50之周圍方向相鄰的分割隔熱構件52彼此會為了提高筒狀隔熱壁體50內部之隔熱性,較佳地為相互地接合。
又,隔熱壁體50之內周面側係設置有為用以收容加熱元件54之保持部的溝部56。
溝部56亦可將筒狀隔熱壁體50之中心軸作為軸而沿隔熱壁體50之內周面來形成為螺旋狀。又,亦可構成為1個溝部56會垂直地設置於隔熱壁體50之軸,該溝部56會以既定間隔來複數設置於隔熱壁體50之軸向。該情況,加熱元件54會以被配置於各溝部56,並且在相鄰之溝部56間延伸於軸向的方式來加以配置。另外,加熱元件54之元件長度會依存於加熱裝置之大小等,一般而言為15~50m左右。因此,對應於加熱裝置之大小等,加熱裝置會在軸向中,配置於複數區域,例如被分割為4個區域。然後,便成為基於依各區域設置於隔熱壁體50附近之未圖示的熱電偶所檢出之溫度,藉由未圖示之控制部而可依各區域獨立進行溫度控制的構成。
溝部56之深度會構成為較配置於該溝部56的加熱元件54半徑要大。藉此,便可防止配置於溝部56之加熱元件54從溝部56脫離。又,為隔熱壁體50內周面側之圖1的外筒6外側亦可構成為設置有用以保持加熱元件54於溝部56之未圖示的保持部。
加熱元件54亦可沿其伸長方向而形成為螺旋狀,亦可形成為波紋狀。
(隔熱壁體之製造方法)
接著,便就上述本實施形態相關之隔熱壁體的製造方法來加以說明。於圖3顯示本實施形態相關的隔熱壁體之製造方法的一範例之流程圖。又,於圖4顯示用以說明本實施形態相關的隔熱壁體之製造方法的概略圖。
如圖3所示,本實施形態相關的隔熱壁體之製造方法係於內周面側形成有加熱元件之保持部的筒狀隔熱壁體之製造方法;係具有:第1工序(S100),係以既定間距來形成有從第1表面朝為該第1表面之相反側面的第2表面所延伸的溝部之方式來加工板狀隔熱構件;第2工序(S110),係以將該第1表面及該第2表面與為形成有該溝部之面,且垂直於該溝部之深度方向的第3表面所構成之角度成為90+180/n度之方式來加工該隔熱構件;以及第3工序,係將經由該第1工序及該第2工序所獲得之分割隔熱構件接合有複數個以製作筒狀該隔熱壁體之工序,複數該分割隔熱構件會以相鄰之該分割隔熱構件的該溝部會對應,並且藉由該溝部來在筒狀該隔熱壁體之內周面側形成有保持部的方式來加以接合。
又,依必要亦可包含其他工序。例如在第2工序與第3工序之間,亦可具有對於分割隔熱構件施予後述之進一步加工的工序。
有關各工序,係參照圖4來加以說明。於圖4顯示用以說明本實施形態相關的隔熱壁體之製造方法的概略圖。
第1工序S100係對於圖4(a)所示一範例之板狀隔熱構件60,形成為保持圖4(b)所示之加熱元件54的保持部之溝部56的工序。溝部56會以從隔熱構件60之第1表面62a,朝與該第1表面62a為相反側面的第2表面62b延伸之方式來加以形成。又,溝部56會以既定間距,例如33.5mm之間距來複數設置。
溝部56可藉由習知之機械加工法來加以形成。
溝部56之深度較佳地係構成為較加熱元件54之半徑要大。例如,在使用φ21.5mm(半徑10.7mm)之加熱元件54的情況,溝部56之深度係可為20.75mm。
溝部56之間距並不特別限定,係對應於被製造之隔熱壁體50所配置的加熱元件54之所欲間距來加以設定。
又,溝部56亦可形成為延伸於第1表面62a及第2表面62b所垂直之方向,亦可形成為相對於第1表面62a及第2表面62b所垂直之方向而具有既定角度。前者的情況,在所製造之隔熱壁體50中,1個溝部56會垂直地設置於隔熱壁體50之軸,而該溝部56會構成為以既定間隔來複數 設置於隔熱壁體50之軸向。後者的情況,溝部56會將筒狀隔熱壁體50之中心軸作為軸而形成為螺旋狀。
接著的第2工序S110中,如圖4(c)所示般,係以將隔熱構件60之第1表面62a及第2表面62b與為形成有溝部56之面,且垂直於第3溝部56之深度方向的第3表面62c所構成之角度α成為90+180/n度(其中n為3以上之自然數)的方式來加工如圖4(b)所示般藉由第1工序S100來形成有溝部56之隔熱構件60。一般而言,正多邊形之1個內角會以180(n-2)/n度來加以表示。如圖4(d)所示,由於藉由相鄰之2個分割隔熱構件52來形成正多邊形之內角,故使用分割構件52中之第1表面62a與第3表面62c所構成的角度α,來形成為2α度與180(n-2)/n度之和成為1周360度,而藉由計算式子,便會導出α=90+180/n度。亦即,可藉由該第2工序S110,來形成隔熱壁體製造用之分割隔熱構件52,而在後述第3工序S120中接合複數分割隔熱構件52的情況,便可製造出正多邊形筒狀隔熱壁體50。
雖會依存於所使用的隔熱構件60之大小及所製造之隔熱壁體50所欲之大小,但較佳地係從1片板狀隔熱構件60來製作複數分割隔熱構件52。在從1片板狀隔熱構件60來製作複數分割隔熱構件52的情況,由於各分割隔熱構件52之溝部56的位置會對應,故在後述第3工序S120中,可容易地讓溝部56位置對應。另外,圖4所示之範例中,便顯示從1片板狀隔熱構件60來製作2個分割隔熱構件52的範例。
第1工序S100及第2工序S110之順序,並不限定於該順序。如圖4(c’)及圖4(b’)所示,亦可構成為先實施第2工序S110,之後再實施第1工序S100。
經由第1工序S100及第2工序S110而製作之複數分割隔熱構件52會在第3工序S120中被接合,而如圖4(d)所示,以製造本實施形態相關之隔熱壁體50。此時,複數該分割隔熱構件52係相鄰之分割隔熱構件52之溝部56會對應,並且以藉由該溝部56來於筒狀隔熱壁體50之內周面側形成有加熱元件54的保持部之方式來加以接合。
複數分割隔熱構件52之接合方法只要可以氣密性優良的方法來將相鄰之分割隔熱構件52彼此接合的話,其方法並不特別限定。例如,亦可 利用黏著劑來黏著接合面(第1表面及/或第2表面)。該情況,黏著劑無須塗布於接合面之整面,而只要塗布於筒狀隔熱壁體徑向的一部分即可。另外,黏著劑只要為具有耐熱性者的話,並不特別限定,例如,可使用包含矽、氧化鋁等氧化物之耐熱黏著劑等。
又,亦可構成為將筒狀隔熱壁體之外周面、頂面或底面藉由針狀構件橫跨所相鄰之分割隔熱構件而來加以固定。又,亦可構成為讓接合面形成插入溝,而藉由棒狀固定構件或針狀固定構件等來加以接合。進一步地,亦可構成為於接合面之一者形成凸部,而於另一者形成與該凸部卡合之凹部。
進一步地,亦可構成為藉由包覆筒狀隔熱壁體外周之例如由金屬等所形成的帶狀構件來加以接合。帶狀構件亦可複數配置於筒狀隔熱壁體之軸向。又,帶狀構件之粗度等並不特別限制。
分割隔熱構件彼此之接合面亦可配置可熱收縮的未圖示耐熱構件。藉此,即便在隔熱壁體熱收縮的情況,亦可吸收其收縮幅度。另外,作為可熱收縮之耐熱構件係舉例有層狀之耐熱構件等,具體而言,亦可使用氧化鋁纖維、矽纖維等陶瓷纖維等。
較佳地係在經過第1工序S100及第2工序S110而形成分割隔熱構件52後,在第3工序S120前,對分別對應於筒狀隔熱壁體50之內周面及外周面的分割隔熱構件52之第4表面52a(對應於62c)及第5表面52b的至少一者,施予R加工。藉此,由於可將所得到之筒狀隔熱壁體50之內周形狀及/或外周形狀作成圓筒形狀,故較佳。
以往,縱型熱處理裝置中之筒狀隔熱壁體會藉由將板狀隔熱構件加工為環狀,進一步地形成加熱元件保持部,而複數次重複該等來加以製造。然而,該以往隔熱壁體之製造方法的材料之板狀隔熱構件的利用效率會較低而成本會較高。又,在將保持部形成為螺旋狀的情況,由於需要對環狀隔熱構件之內周面施加複雜的加工,故會提高難易度及成本。
又,作為縱型熱處理裝置中的筒狀隔熱壁體之製造方法已知有利用吸引成形之方法。該方法係在水系溶劑中讓隔熱壁體之材料分散而成為泥狀,對於該泥藉由讓具有對應於保持部形狀的表面之成形用模具相接而加 以脫水,便可製造具有既定表面形狀之隔熱壁體。然而,利用該吸引成形之方法會難以形成可足以保持加熱元件之深度的保持部。又,有需要用以吸引成形的特殊設備。
本實施形態相關的隔熱壁體之製造方法由於可從板狀隔熱構件形成溝部,故用以形成溝部之加工或其他各種之設計相關的加工會變得容易。因此,亦會使得用以製造隔熱壁體之加工相關的成本降低。又,由於板狀隔熱構件之材料利用效率亦會提高,故材料費相關之成本亦會降低。進一步地,本實施形態相關的隔熱壁體之製造方法由於容易加工,故隔熱壁體之大型化亦會容易。今後,半導體晶圓之口徑被探討從現行的300mm朝450mm移動。伴隨該處理基板之大型化,縱型基板處理裝置亦被要求對應為可製造大型基板。本實施形態相關的隔熱壁體之製造方法,即便為製造對應於450mm之晶圓口徑的縱型熱處理裝置之隔熱壁體的情況,亦可以將大的隔熱構件作為原料來加以使用而容易地製造大型的隔熱壁體。
又,本實施形態相關的隔熱壁體之製造方法雖依存於所使用的板狀隔熱構件大小或所製造之隔熱壁體所欲的大小,但亦可從1片板狀隔熱構件來製作複數分割隔熱構件。進一步地,即便在從複數各自的板狀隔熱構件來製作複數分割隔熱構件的情況,亦可藉由統一溝部之深度、寬度以及間距來在分割隔熱構件接合時容易地讓溝部對應。
又進一步地,本實施形態相關的隔熱壁體之製造方法,相較於重疊被加工為環狀之隔熱構件的情況,接合面之面積會較小。因此,便可得到隔熱性較優良的隔熱壁體。
從而,便可提供一種可經濟性地製造隔熱構件的隔熱構件之製造方法。
本次所揭露之實施形態的所有要點乃為例示而不應為限制。實際上,上述之實施形態可以多樣之形態來實現。又,上述之實施形態只要不超脫添附之申請專利範圍及其主旨,亦可以各種形態來加以省略、置換以及變更。本發明之範圍企圖包含有與添附之申請專利範圍相同意義及範圍內的所有變更。
此揭露係基於2013年8月21日所申請之日本專利申請案第2013-171673號的優先權利益,並將所有該日本申請案之內容作為參照文獻而援用於此。
S100‧‧‧以既定間距來形成有從第1表面朝為該第1表面之相反側面的第2表面所延伸的溝部之方式來加工板狀隔熱構件的第1工序
S110‧‧‧以將該第1表面及該第2表面與為形成有該溝部之面,且垂直於該溝部之深度方向的第3表面所構成之角度成為n為3以上之自然數的90+180/n度之方式來加工該隔熱構件的第2工序
S120‧‧‧為將經由該第1工序及第2工序所得到的分割隔熱構件複數個接合以製作筒狀該隔熱壁體之工序,複數該分割隔熱構件會以相鄰之該分割隔熱構件的該溝部會對應,並且藉由該溝部來在筒狀該隔熱壁體之內周面側形成有保持部的方式來加以接合的第3工序

Claims (6)

  1. 一種隔熱壁體之製造方法,係於內周面側形成有加熱元件之保持部的筒狀隔熱壁體之製造方法;係包含有:第1工序,係以既定間距來形成有從第1表面朝為該第1表面之相反側面的第2表面所延伸的溝部之方式來加工板狀隔熱構件;第2工序,係以將該第1表面及該第2表面與為形成有該溝部之面,且垂直於該溝部之深度方向的第3表面所構成之角度成為n為3以上之自然數的90+180/n度之方式來加工該隔熱構件;以及第3工序,係將該隔熱構件作為分割隔熱構件而接合有複數個以製作筒狀該隔熱壁體之工序,複數該分割隔熱構件會以相鄰之該分割隔熱構件的該溝部會對應,並且藉由該溝部來在筒狀該隔熱壁體之內周面側形成有保持部的方式來加以接合。
  2. 如申請專利範圍第1項之隔熱壁體之製造方法,其中該第3工序中之接合係包含有下述任一者的工序:利用黏著劑來黏著之工序;將該隔熱壁體之外周面、頂面或底面藉由針狀構件橫跨所相鄰之該分割隔熱構件而來加以固定之工序;於相鄰之該分割隔熱構件的一者形成凸部,於另一者形成卡合於該凸部之凹部的工序,以及藉由帶狀構件來包覆該隔熱壁體之外周的工序。
  3. 如申請專利範圍第1項之隔熱壁體之製造方法,其中該第3工序係包含於相鄰之該分割隔熱構件的接合面之間配置可熱收縮之耐熱構件的工序。
  4. 如申請專利範圍第1項之隔熱壁體之製造方法,其中在該第1工序中,該溝部係形成為延伸於該第1表面及該第2表面所垂直的方向。
  5. 如申請專利範圍第1項之隔熱壁體之製造方法,其中在該第1工序中,該溝部係形成為相對於該第1表面及該第2表面所垂直之方向,而具有既定角度來加以延伸。
  6. 如申請專利範圍第1項之隔熱壁體之製造方法,其係包含有在該第3工序前,對該隔熱壁體之內周面及外周面之至少一者,施予R加工之工序。
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