TWI830583B - 半導體高壓退火裝置 - Google Patents

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TWI830583B
TWI830583B TW112102353A TW112102353A TWI830583B TW I830583 B TWI830583 B TW I830583B TW 112102353 A TW112102353 A TW 112102353A TW 112102353 A TW112102353 A TW 112102353A TW I830583 B TWI830583 B TW I830583B
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李正雄
洪俊宏
許富傑
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奈盾科技股份有限公司
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Abstract

一種半導體高壓退火裝置。半導體高壓退火裝置包含腔室主體、槽蓋、升降機構及浮動密封結構。藉由浮動密封結構達到腔室主體與槽蓋之間的氣密。浮動密封結構的第一密封圈與第二密封圈上下配置，減少第一密封圈與第二密封圈在槽蓋上下移動時受到的損傷。浮動密封結構的縱向加壓組可提供張力，輔助提高腔室主體與槽蓋之間的氣密。

Description

半導體高壓退火裝置
本揭露是有關於一種高壓退火裝置，且特別是有關於一種半導體高壓退火裝置。
在氧化、氮化、離子植入與化學蒸鍍製程期間或之後，半導體會進行熱處理。在熱處理過程中，可藉由壓力的提高，來降低熱處理溫度或時間，以提高效能。
現有高壓退火裝置的腔體與槽蓋之間設置密封圈。藉由密封圈達到氣密效果。然而槽蓋在打開時，會相對腔體而軸向移動。密封圈受到槽體的摩擦，容易損壞，並減短使用壽命。
為了改善密封圈易損壞的問題，進一步採用浮動密封裝置與加壓器的配置。浮動密封裝置的密封程度取決於加壓器的加壓程度。但容易有管路洩漏而加壓壓力不足的問題。
因此，本揭露之一目的就是在提供一種半導體高壓退火裝置，藉此改善密封圈易損壞，以及改善管路洩漏而影響密封效果的問題。
根據本揭露之上述目的，提出一種半導體高壓退火裝置腔室主體、槽蓋、升降機構及浮動密封結構。腔室主體包含下開口及配置槽。配置槽位在腔室主體的內周面，並包含內頂面。內頂面面向下開口。槽蓋配置以封閉下開口。升降機構配置以帶動槽蓋軸向移動。浮動密封結構設置在腔室主體，並位在配置槽中，且配置以提高腔室主體與槽蓋之間的氣密性。浮動密封結構包含本體、固定件、第一密封圈、第二密封圈及縱向加壓組。本體位在配置槽中。固定件設置於腔室主體，並連接本體，且配置以將本體浮動設置於腔室主體。第一密封圈位於本體的上部，且不外露於本體的內側面，第一密封圈抵靠內頂面，且配置以提高本體與腔室主體之間的氣密性。第二密封圈位於本體的下部，且不外露於本體的內側面，第二密封圈抵靠本體與槽蓋，且配置以提高本體與槽蓋之間的氣密性。縱向加壓組配置本體的上部，並抵靠內頂面。
依據本揭露之一實施例，上述之腔室主體包含通口及反應性氣體注排口。通口配置以注入及/或排出保護氣體。反應性氣體注排口配置以注入及/或排出反應性氣體。
依據本揭露之一實施例，上述之浮動密封結構位於通口與反應性氣體注排口之間。
依據本揭露之一實施例，上述之腔室主體包含通口及反應性氣體注排口。反應性氣體注排口配置以注入及/或排出反應性氣體。其中通口是配置以提供偵測件設置。偵測件配置以偵測反應性氣體的洩漏。
依據本揭露之一實施例，上述之腔室主體配置以承受10巴至1000巴的一壓力。
依據本揭露之一實施例，上述之腔室主體包含扣接凹部。扣接凹部位於腔室主體的內周面。槽蓋包含扣接凸部及橫向驅動件。扣接凸部位於槽蓋的底面。橫向驅動件連接扣接凸部，且配置以帶動扣接凸部插入或脫離扣接凹部。
依據本揭露之一實施例，上述之升降機構包含螺桿及升降驅動件。升降驅動件連接該螺桿，並配置以帶動螺桿轉動，以帶動槽蓋上下移動。
依據本揭露之一實施例，上述之本體包含第一容置槽、第二容置槽及裝配部。第一容置槽位於本體的上部，並配置以容置第一密封圈。第二容置槽位於本體的下部，並配置以容置第二密封圈。裝配部位於本體的上部，並配置以容置縱向加壓組。
依據本揭露之一實施例，上述之第二密封圈包含固定凸部。固定凸部配置以固定第二密封圈於第二容置槽中。
依據本揭露之一實施例，上述之本體包含裝配口。裝配口位於本體的外側面。固定件插入裝配口。其中固定件的直徑小於裝配口的口徑。
依據本揭露之一實施例，上述之第一密封圈的縱剖面形狀呈U型。第二密封圈的縱剖面形狀呈U型。
依據本揭露之一實施例，上述之縱向加壓組包含數個彈簧。
依據本揭露之一實施例，上述之半導體高壓退火裝置包含冷卻夾套。冷卻夾套設置於腔室主體的外側面上，並配置以冷卻腔室主體與第一密封圈。
依據本揭露之一實施例，上述之半導體高壓退火裝置包含加熱器，加熱器位於腔室主體內。
由上述可知，半導體高壓退火裝置利用浮動密封件，達到腔室主體與槽蓋之間的氣密。在槽蓋封閉腔室的上開口時，被壓縮的縱向加壓組可提供張力，第一密封圈與第二密封圈藉由縱向加壓組的張力，更能確實分別抵靠腔室主體與槽蓋，以提高腔室主體與槽蓋之間的氣密。在槽蓋上下移動時，由於浮動密封結構的第一密封圈與第二密封圈是上下配置，以及第一密封圈與第二密封圈不外露於本體的內側面，減少槽蓋對第一密封圈與第二密封圈的摩擦損傷，進而提高第一密封圈與第二密封圈的使用壽命。
請參閱圖1，係繪示依照本揭露之一實施方式的一種半導體高壓退火裝置100的剖面示意圖。半導體高壓退火裝置100包含腔室主體110、槽蓋120、升降機構130及浮動密封結構140。
繼續參閱圖1，並一起參看圖2A。其中圖2A係繪示本揭露之一實施方式的槽蓋往上移動的剖面放大示意圖。腔室主體110包含下開口111及配置槽112。下開口111位於腔室主體110的底部。配置槽112位於腔室主體110的內周面並包含內頂面112ts。內頂面112ts面向下開口111。在一例子中，腔室主體110配置以承受10巴至1000巴的壓力。
繼續參閱圖1，腔室主體110包含通口113與114、反應性氣體注排口115與116。通口113配置以注入保護氣體。其中保護氣體可為惰性氣體。通口114配置以排出保護氣體。反應性氣體注排口115配置以注入反應性氣體至腔室主體110中。反應性氣體注排口116配置以排出腔室主體110中的反應性氣體。上述中，通口113位於反應性氣體注排口115的下方。通口114位於反應性氣體注排口116的下方。注入的保護氣體位於腔室主體110與槽蓋120之間，可用以防止反應性氣體洩漏至環境中。
在一例子中，腔室主體110可僅包含通口113與反應性氣體注排口115。通口113可連接三通管接頭，並配置以注入與排出保護氣體。反應性氣體注排口115可連接三通管接頭，並配置以注入與排出反應性氣體。
在另一例子中，通口113與114皆可連接三通管接頭，並配置以注入與排出保護氣體。反應性氣體注排口115與116皆可連接三通管接頭，並配置以注入與排出反應性氣體。
在一例子中，通口113及/或通口114可提供偵測件設置。藉由偵測件來偵測腔室主體110中的反應性氣體是否洩漏，以即時偵測並提高安全性。也就是腔室主體110可僅包含通口113或114。通口113或114配合偵測件來偵測反應性氣體的洩漏。或者腔室主體110包含通口113與114，通口113與114皆可配合偵測件來偵測反應性氣體的洩漏。
繼續參閱圖1與圖2B。其中圖2B係繪示本揭露之一實施方式的槽蓋抵靠活動密封結構的剖面放大示意圖。腔室主體110包含數個扣接凹部117。這些扣接凹部117位於腔室主體110的內周面。在另一例子中，這些扣接凹部117可彼此連接，以形成扣接凹槽。上述中，扣接凹部117位於通口113的下方。
接著參閱圖2B與圖2C。其中圖2C係繪示依照本揭露之一實施方式的槽蓋120固定於腔室本體141的剖面放大示意圖。槽蓋120配置以封閉下開口111。槽蓋120包含數個扣接凸部121及數個橫向驅動件122。這些扣接凸部121位於槽蓋120的底面，用以插入對應的扣接凹部117，讓槽蓋120可固定於腔室主體110。這些橫向驅動件122分別連接這些扣接凸部121，配置以帶動對應的扣接凸部121側向移動。詳言之，橫向驅動件122可帶動扣接凸部121往外移動。扣接凸部121插入對應的扣接凹部117，以開啟槽蓋120固定於腔室主體110的狀態。橫向驅動件122可帶動扣接凸部121往內移動。扣接凸部121脫離對應的扣接凹部117，以解除槽蓋120固定於腔室主體110的狀態。
繼續參閱圖1與圖2A，升降機構130配置以帶動槽蓋120軸向移動。換言之，升降機構130帶動槽蓋120上下移動，進而控制下開口111的啟閉。也就是升降機構130帶動槽蓋120往上移動，讓槽蓋120可封閉下開口111。升降機構130帶動槽蓋120往下移動，讓槽蓋120脫離腔室主體110，以開啟下開口111。在一例子中，升降機構130包含螺桿131及升降驅動件132。升降驅動件132連接螺桿131，並配置以帶動螺桿131轉動。藉由螺桿131的轉動，帶動該槽蓋120上下移動。
繼續參閱圖1、圖2A與圖2C，浮動密封結構140設置在腔室主體110，並位在配置槽112中，且配置以提高腔室主體110與槽蓋120之間的氣密性。其中，浮動密封結構140位於通口113與反應性氣體注排口115之間，以及浮動密封結構140位於通口114與反應性氣體注排口116之間。接著參閱圖3，係繪示圖2C的局部放大示意圖。浮動密封結構140包含本體141、固定件142、第一密封圈143、第二密封圈144及縱向加壓組145。
繼續參閱圖3，本體141位在配置槽112中。本體141可環繞腔室主體110的內周面。本體141包含第一容置槽141f、第二容置槽141s及裝配部141a。第一容置槽141f位於本體141的上部，並配置以容置第一密封圈143。第二容置槽141s位於本體141的下部，並配置以容置第二密封圈144。裝配部141a位於本體141的上部，並配置以容置縱向加壓組145。在一例子中，本體141包含裝配口141o。裝配口141o位於本體141的外側面，以及裝配口141o面向配置槽112的內側面。在一例子中，裝配口141o的數量可為數個。在另一例子中，這些裝配口141o進一步連接，以形成裝配長槽口。裝配長槽口環繞本體141，可提高固定件142插入本體141的操作便利性。
繼續參閱圖3，固定件142設置於腔室主體110，並連接本體141，且配置以將本體141浮動設置於腔室主體110。在一例子中，固定件142的兩端分別插入腔室主體110與本體141的裝配口141o。其中固定件142的直徑D1小於裝配口141o的口徑D2，因此固定件142與裝配口141o之間形成活動間隙AG。藉由活動間隙AG，提供本體141上下移動的餘裕。
繼續參閱圖3，第一密封圈143位於本體141的上部，且不外露於本體141的內側面。第一密封圈143抵靠內頂面112ts，配置以提高本體141與腔室主體110之間的氣密性。在一例子中，第一密封圈143的縱剖面形狀呈U型。在一例子中，第一密封圈143的開口面向內頂面112ts。在一例子中，第一密封圈143的數量可為一個或數個。
繼續參閱圖3，第二密封圈144位於本體141的下部，且不外露於本體141的內側面。第二密封圈144抵靠本體141與槽蓋120，且配置以提高本體141與槽蓋120之間的氣密性。在一例子中，第二密封圈144的縱剖面形狀呈U型。在一例子中，第二密封圈144的開口朝向本體141的內側面。在一例子中，第二密封圈144包含固定凸部144P。固定凸部144P配置以固定第二密封圈144於第二容置槽141s中。在一例子中，第二密封圈144的數量可為一個或數個。
繼續參閱圖3，縱向加壓組145包含複數個彈簧145s。這些彈簧145s彼此間隔排列。在每個彈簧145s中，彈簧145s的上端抵靠內頂面112ts，彈簧145s的下端抵靠裝配部141a的內底面。在槽蓋120往上移動時，槽蓋120推抵浮動密封結構140。浮動密封結構140的縱向加壓組145被壓縮，並提供張力。第一密封圈143受到縱向加壓組145的張力，可更為確實抵靠腔室主體110，以提高腔室主體110與本體141之間的氣密性，並防止腔室主體110內的反應性氣體經由本體141與腔室主體110之間洩漏。第二密封圈144受到縱向加壓組145的張力，可更為確實抵靠槽蓋120，以提高槽蓋120與本體141之間的氣密性，並防止腔室主體110內的反應性氣體經由槽蓋120與本體141之間洩漏。
接著參閱圖2A至圖2C，槽蓋120上下移動時，槽蓋120會摩擦本體141的內側面。由於浮動密封結構140的第一密封圈143與第二密封圈144是上下配置，以及第一密封圈143與第二密封圈144不外露於本體141的內側面，因此可減少槽蓋120對第一密封圈143與第二密封圈144的摩擦損傷，進而提高第一密封圈143與第二密封圈144的使用壽命。
接著參閱圖1與圖2A，半導體高壓退火裝置100包含冷卻夾套150。冷卻夾套150設置於腔室主體110的外側面，並配置以冷卻腔室主體110、第一密封圈143及位於腔室主體110與槽蓋120之間的氣密圈160。讓第一密封圈143與氣密圈160處在有效的工作溫度下，以避免失效。
繼續參閱圖1，半導體高壓退火裝置100包含加熱器170。加熱器170位於腔室主體110內，配置以加熱腔室主體110內的溫度。讓腔室主體110內的溫度達到退火製程的所需溫度。
由上述之實施方式可知，本揭露之一優點就是因為本揭露之浮動密封結構減少槽蓋對第一密封圈與第二密封圈的摩擦損傷，以提高第一密封圈與第二密封圈的使用壽命。以及浮動密封結構的縱向加壓組提供張力，以提高氣密確實程度。浮動密封結構不需要配合加壓器，可降低成本，以及不會產生管路洩漏而影響氣密程度的情形。
雖然本揭露已以實施例揭示如上，然其並非用以限定本揭露，任何在此技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100:半導體高壓退火裝置
110:腔室主體
111:下開口
112:配置槽
112ts:內頂面
113:通口
114:通口
115:反應性氣體注排口
116:反應性氣體注排口
117:扣接凹部
120:槽蓋
121:扣接凸部
122:橫向驅動件
130:升降機構
131:螺桿
132:升降驅動件
140:浮動密封結構
141:本體
141a:裝配部
141f:第一容置槽
141o:裝配口
141s:第二容置槽
142:固定件
143:第一密封圈
144:第二密封圈
144P:固定凸部
145:縱向加壓組
145s:彈簧
150:冷卻夾套
160:氣密圈
170:加熱器
AG:活動間隙
D1:直徑
D2:口徑
為讓本揭露之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下： 圖1係繪示依照本揭露之一實施方式的一種半導體高壓退火裝置的剖面示意圖； 圖2A係繪示本揭露之一實施方式的槽蓋往上移動的剖面放大示意圖； 圖2B係繪示本揭露之一實施方式的槽蓋抵靠活動密封結構的剖面放大示意圖； 圖2C係繪示依照本揭露之一實施方式的槽蓋固定於腔室本體的剖面放大示意圖；以及 圖3係繪示圖2C的局部放大示意圖。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
110:腔室主體
112:配置槽
112ts:內頂面
120:槽蓋
140:浮動密封結構
141:本體
141a:裝配部
141f:第一容置槽
141o:裝配口
141s:第二容置槽
142:固定件
143:第一密封圈
144:第二密封圈
144P:固定凸部
145:縱向加壓組
145s:彈簧
160:氣密圈
AG:活動間隙
D1:直徑
D2:口徑

Claims (14)

  1. 一種半導體高壓退火裝置，包括：一腔室主體，包含；一下開口；以及一配置槽，位在該腔室主體的一內周面，並包含：一內頂面，面向該下開口；一槽蓋，配置以封閉該下開口；一升降機構，配置以帶動該槽蓋軸向移動；以及一浮動密封結構，設置在該腔室主體，並位在該配置槽中，且配置以提高該腔室主體與該槽蓋之間的氣密性，該浮動密封結構包含：一本體，位在該配置槽中；複數個固定件，設置於該腔室主體，並連接該本體，且配置以將該本體浮動設置於該腔室主體；一第一密封圈，位於該本體的一上部，且不外露於該本體的一內側面，該第一密封圈抵靠該內頂面，且配置以提高該本體與該腔室主體之間的氣密性；一第二密封圈，位於該本體的一下部，且不外露於該本體的該內側面，該第二密封圈抵靠該本體與該槽蓋，且配置以提高該本體與該槽蓋之間的氣密性；以及一縱向加壓組，配置該本體的該上部，並抵靠該內頂面。
  2. 如請求項1所述之半導體高壓退火裝置，其 中該腔室主體包含：至少一通口，配置以注入及/或排出一保護氣體；以及至少一反應性氣體注排口，配置以注入及/或排出一反應性氣體。
  3. 如請求項2所述之半導體高壓退火裝置，其中該浮動密封結構位於該至少一通口與該至少一反應性氣體注排口之間。
  4. 如請求項1所述之半導體高壓退火裝置，其中該腔室主體包含：至少一通口；以及至少一反應性氣體注排口，配置以注入及/或排出一反應性氣體；其中該至少一通口是配置以提供至少一偵測件設置，該至少一偵測件配置以偵測該反應性氣體的洩漏。
  5. 如請求項1所述之半導體高壓退火裝置，其中該腔室主體配置以承受10巴(bar)至1000巴的一壓力。
  6. 如請求項1所述之半導體高壓退火裝置，其 中該腔室主體包含：複數個扣接凹部，位於該腔室主體的該內周面；以及該槽蓋包含：複數個扣接凸部，位於該槽蓋的一底面；以及複數個橫向驅動件，分別連接該些扣接凸部，且配置以帶動該些扣接凸部插入或脫離該些扣接凹部。
  7. 如請求項1所述之半導體高壓退火裝置，其中該升降機構包含一螺桿及一升降驅動件，該升降驅動件連接該螺桿，並配置以帶動該螺桿轉動，以帶動該槽蓋上下移動。
  8. 如請求項1所述之半導體高壓退火裝置，其中該本體包含：一第一容置槽，位於該本體的該上部，並配置以容置該第一密封圈；一第二容置槽，位於該本體的該下部，並配置以容置該第二密封圈；以及一裝配部，位於該本體的該上部，並配置以容置該縱向加壓組。
  9. 如請求項8所述之半導體高壓退火裝置，其 中該第二密封圈包含一固定凸部，該固定凸部配置以固定該第二密封圈於該第二容置槽中。
  10. 如請求項1所述之半導體高壓退火裝置，其中該本體包含：複數個裝配口，位於本體的一外側面；該些固定件插入該些裝配口，其中該些固定件中每一者的直徑小於該些裝配口中對應一者的口徑。
  11. 如請求項1所述之半導體高壓退火裝置，其中該第一密封圈的一縱剖面形狀呈U型，該第二密封圈的一縱剖面形狀呈U型。
  12. 如請求項1所述之半導體高壓退火裝置，其中該縱向加壓組包含複數個彈簧。
  13. 如請求項1所述之半導體高壓退火裝置，其中該半導體高壓退火裝置包含一冷卻夾套，該冷卻夾套設置於該腔室主體的一外側面上，並配置以冷卻該腔室主體與該第一密封圈。
  14. 如請求項1所述之半導體高壓退火裝置，其中該半導體高壓退火裝置包含一加熱器，該加熱器位於該 腔室主體內。
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