TWI846111B - 一種用於外延反應爐的燈座及輔助拆裝工具 - Google Patents

Abstract

本發明實施例公開了一種用於外延反應爐的燈座及用於拆裝該燈座的輔助拆裝工具；該燈座包括左燈座和右燈座；其中，該左燈座和該右燈座的下方通過鉸鏈連接在一起；該左燈座上方設置有卡槽，該右燈座的上方設置有與該卡槽相適配的卡鉤，以當該卡鉤撥插至該卡槽時該右燈座和該左燈座合併在一起；以及，當該卡鉤撥出該卡槽時該右燈座和該左燈座分開。

Description

一種用於外延反應爐的燈座及輔助拆裝工具

本發明實施例屬於半導體製造技術領域，尤其關於一種用於外延反應爐的燈座及用於拆裝該燈座的輔助拆裝工具。

氣相外延製程（Vapour Phase Epitaxy）是一種常見的外延生長技術，其能夠實現在拋光晶圓基板上生長出與拋光晶圓基板的導電類型、電阻率和結構都不同，且厚度和電阻率可控，能夠滿足多種不同要求的外延層，能夠極大地提高器件設計的靈活性和性能，在各種半導體功能器件領域具有廣泛的應用前景。具體來說，外延生產製程一般是利用化學氣相沉積的方法，將高溫密閉外延反應腔室內的矽源氣體注入拋光晶圓表面，在拋光晶圓上表面沉積生長一層外延層，從而製造出來的晶圓被稱為外延晶圓。相比拋光晶圓，外延晶圓具有表面缺陷少，並且能夠控制外延層厚度與電阻率等優勢。

隨著半導體行業技術的高速發展，對外延晶圓的平坦度和厚度均一性的要求也越來越高，均勻的溫度場和準確的控溫是保證外延晶圓平坦度，控制滑移位錯的最重要因素。其中，燈模組作為外延反應腔室的加熱裝置，是否均勻排列是影響溫度場均勻分佈最關鍵因素。

但是，相關技術中，燈座結構設計使得在每次拆裝後無法復原到原始理想位置，從而造成鹵素燈無法均勻分佈，影響溫度場的均一性。另一方面，在相關技術中，燈模組預防性維護（Preventive Maintenance，PM）過程中，由於燈模組中包含的鹵素燈數量多，因此燈模組拆裝操作空間狹小，作業人員拆裝時受力困難，導致拆裝燈模組時費時費力。因作業人員在拆裝時受力困難導致在PM作業中容易造成鹵素燈磕碰損壞，燈座連接線斷裂，或者反光板劃傷等問題，從而增加額外的零部件更換成本以及延長PM作業時間。其次，由於相關技術中的拆裝過程對燈座進行拆卸後，重新安裝燈座後位置發生了偏移，進而還需要對其進行位置校準，每次校準需消耗大量時間，從而影響設備利用率。

有鑑於此，本發明實施例期望提供一種用於外延反應爐的燈座及輔助拆裝工具；能夠有效解決鹵素燈安裝位置偏移的問題，保證了鹵素燈的分佈均勻，提高了反應腔室溫度場的均一性，從而改善了外延晶圓厚度的均一性和平坦度品質。同時，縮短了PM時間，提高了設備利用率。

本發明實施例的技術方案是這樣實現的： 第一方面，本發明實施例提供了一種用於外延反應爐的燈座，該燈座包括左燈座和右燈座；其中， 該左燈座和該右燈座的下方通過鉸鏈連接在一起； 該左燈座上方設置有卡槽，該右燈座的上方設置有與該卡槽相適配的卡鉤，以當該卡鉤撥插至該卡槽時該右燈座和該左燈座合併在一起；以及，當該卡鉤撥出該卡槽時該右燈座和該左燈座分開。

第二方面，本發明實施例提供了一種輔助拆裝工具，該輔助拆裝工具用於輔助拆裝如第一方面所述之用於外延反應爐的燈座，該輔助拆裝工具包括： 通過銷軸鉸接的第一鉗柄和第二鉗柄； 能相互夾合及分離的兩個鉗頭，該兩個鉗頭通過轉向軸分別設置於該第一鉗柄和該第二鉗柄的前端； 設置於該第一鉗柄和該第二鉗柄末端的手把。

本發明實施例提供了一種用於外延反應爐的燈座及輔助拆裝工具；利用鉸鏈將左燈座和右燈座下方連接在一起，在安裝鹵素燈後用卡鉤撥插至卡槽中以使左燈座和右燈座合併，在拆卸鹵素燈時只需向上抬起卡鉤以使得左燈座和右燈座分開。在PM過程中不再需要額外拆除燈座，避免了燈座位置因拆裝而導致的偏移現象，保證了鹵素燈的均勻分佈，從而保證了外延反應爐製程腔室溫度場的均一性，進而提高外延晶圓的厚度均一性和平坦度水準。同時，也能夠將原有PM流程中校準步驟移除，極大的縮短了PM時間。

為利 貴審查委員了解本發明之技術特徵、內容與優點及其所能達到之功效，茲將本發明配合附圖及附件，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的申請範圍，合先敘明。

在本發明實施例的描述中，需要理解的是，術語“長度”、“寬度”、“上”、“下”、“前”、“後”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“頂”、“底”“內”、“外”等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明實施例和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。

此外，術語“第一”、“第二”僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特徵可以明示或者隱含地包括一個或者更多個所述特徵。在本發明實施例的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。

參見圖1，其示出了常規的外延生長裝置1，該外延生長裝置1具體包括： 基座10，用於承載拋光晶圓W； 基座支撐架20，用於支撐基座10並在外延生長期間驅動基座10以設定角速度繞中心軸線X旋轉；其中，在基座10的旋轉過程中，拋光晶圓W隨基座10一起繞中心軸線X旋轉。也就是說，拋光晶圓W相對於基座10是保持靜止的，由此，需要基座10的徑向邊緣與相鄰部件10A之間具有較小的間隙G，通常相鄰部件10A為預熱環，用於將熱控制區域擴展到拋光晶圓W邊緣之外同時對即將達到拋光晶圓W邊緣的反應氣體進行預熱；需要說明的是，上述的反應氣體包括矽源氣體、載氣如H ₂、摻雜劑氣體等； 石英鐘罩，包括上部石英鐘罩30A和下部石英鐘罩30B；其中，上部石英鐘罩30A和下部石英鐘罩30B一起圍閉出將基座10以及基座支撐架20容納於其中的反應腔室RC；其中，基座10將反應腔室RC分隔成上反應腔室RC1和下反應腔室RC2，拋光晶圓W放置在上反應腔室RC1中。通常，上反應腔室RC1中的氣壓略大於下反應腔室RC2中的氣壓使得上反應腔室RC1中的反應氣體會經由間隙G進入到下反應腔室RC2中； 進氣口40，用於向上反應腔室RC1中輸送反應氣體，以便通過矽源氣體與H ₂反應生成矽原子並沉積在拋光晶圓W上以在拋光晶圓W上生長一層外延層，同時通過摻雜劑氣體對外延層進行摻雜以獲得所需的電阻率； 進氣蓋50，該進氣蓋50設置在進氣口40處，在外延生長過程中反應氣體從反應腔室RC一側的進氣蓋50進入反應腔室RC； 排氣口60，用於將反應腔室RC內部的反應尾氣排出反應腔室RC； 多個鹵素燈70，該多個鹵素燈70設置在上部石英鐘罩30A和下部石英鐘罩30B的週邊並用於透過上部石英鐘罩30A和下部石英鐘罩30B在反應腔室RC中提供用於化學氣相外延沉積反應的高溫環境； 用於組裝外延生長裝置1的各個元件的安裝部件80。

需要說明的是，在常規的外延生長裝置1中的燈模組中共設置有76個鹵素燈70，為了能夠均勻調控反應腔室RC內部的溫度場，整個燈模組共分為4個加熱區，包括頂部燈模組和底部燈模組，其中頂部燈模組又分為頂部外區模組和頂部內區模組，其中，頂部外區模組設置有12個鹵素燈，頂部內區模組設置有20個鹵素燈。類似地，底部燈模組分為底部外區模組和底部內區模組，其中，底部外區模組設置有32個鹵素燈，底部內區模組設置有12個鹵素燈。

需要說明的是，燈模組的結構從外到內依次為：保護鹵素燈燈組的頂部蓋板，高溫計保護罩，均勻反射燈熱量的反光板，空氣擋板，冷卻盤，燈座保護罩，燈座；其中，鹵素燈70呈圓環狀均勻排列。參見圖2，其示出了燈模組的拆卸過程，首先，作業人員需要拆除燈模組的頂部蓋板21；再拆除高溫計保護罩22；進而對外圓角螺柱23進行拆除；然後拆除安裝於燈模組內部的加熱保護罩24；接下來作業人員會拆除冷卻盤25周圍的四周螺柱26；並依次拆除空氣擋板27和冷卻盤25；之後即可拆除反光板28；再下來作業人員將燈座保護罩29進行拆除後即能夠對每個鹵素燈70對應燈座的固定螺絲30進行拆除以便於對燈座進行拆除，這樣就完成了整個燈模組的拆卸。

當燈座的固定螺絲30拆除後，即可將燈座進行拆除進而將鹵素燈70從燈座上進行拆卸。如圖3所示，其示出了將鹵素燈70從燈座3A上拆裝的示意圖，由圖3可以看出，作業人員通過將鹵素燈70沿著設定的軸線方向上拉或下插即可完成鹵素燈的拆裝。但是，由於燈模組組裝後維護空間狹小，同時燈座底部可受力接觸面積有限，當作業人員的手部接觸到鹵素燈前部透明區域時會對鹵素燈70的透明區域造成汙染，進而影響到鹵素燈70的透光性和熱場分佈。因此，在鹵素燈70的拆卸和安裝時作業人員受力困難，因受力困難在PM作業中存在潛在風險，容易出現鹵素燈磕碰損壞，燈座連接線斷裂，反光板劃傷等問題，從而導致額外的部件更換成本，同時造成燈模組的PM時間延長。

另一方面，常規技術中通過使用校準工具，調整每個鹵素燈70對應燈座3A底部的固定螺絲30以確保每個鹵素燈70之間分佈均勻。因鹵素燈70數量繁多，且僅能通過調節固定螺絲30的方式來微調燈座3A的固定位置，校準時間冗長且因作業人員水準不一導致無法確保每個鹵素燈70的位置均能夠校準均勻。同時校準工具直接接觸鹵素燈的透明區域，存在汙染鹵素燈透光性的風險。

基於上述的拆裝過程，本發明實施例期望提供一種用於外延反應爐的燈座，能夠在PM過程中不再需要額外拆除燈座，避免了燈座位置因拆裝而導致的偏移現象。參見圖4至圖6，其示出了本發明實施例提供的一種用於外延反應爐的燈座3，該燈座3包括左燈座31和右燈座32；其中， 該左燈座31和該右燈座32的下方通過鉸鏈33連接在一起； 該左燈座31上方設置有卡槽311，該右燈座32的上方設置有與該卡槽311相適配的卡鉤321，以當該卡鉤321撥插至該卡槽311時該右燈座32和該左燈座31合併在一起，具體如圖4所示；以及，如圖5所示，當該卡鉤321撥出該卡槽311時該右燈座32和該左燈座31分開。

可以理解地，對於圖4所示的燈座，利用鉸鏈將左燈座31和右燈座32下方連接在一起，在安裝鹵素燈70後用卡鉤321撥插至卡槽311中以使左燈座31和右燈座32合併以完成鹵素燈70的安裝，在拆卸鹵素燈70時只需向上抬起卡鉤321以使得左燈座31和右燈座32分開，即可將達到使用壽命的鹵素燈70拆除。通過採用圖4所示的燈座3，在PM過程中不再需要額外拆除燈座，避免了燈座位置因拆裝而導致的偏移現象，保證了鹵素燈的均勻分佈，從而保證了外延反應爐製程腔室溫度場的均一性，進而提高外延晶圓的厚度均一性和平坦度水準。同時，也能夠將原有PM流程中校準步驟移除，極大的縮短了PM時間，具體來說，將PM時間由相關技術中的8小時左右縮短至2小時，極大的提高了設備利用率。

需要說明的是，在本發明實施例中，如圖5所示，該卡鉤321的一端固定地設置於該右燈座32上，且該卡鉤321能夠繞著固定端擺動。

可以理解地，在本發明實施例的具體實施過程中，如圖6所示，其示出了安裝有鹵素燈70後的燈座3的主視圖。由圖6可以看出，左燈座31可以通過卡扣71固定地設置於設備上，僅通過右燈座32的打開或合攏來實現鹵素燈70的安裝或拆卸過程。

此外，由於燈模組中空間的限制，在本發明實施例中如圖6和圖7所示，該燈座3中還包括限位板34，該限位板34從該左燈座31的下方延伸至該右燈座32的下方，用於在該左燈座31和該右燈座32分開的過程中限制該右燈座32的擺動位置。需要說明的是，限位元板34的尺寸根據右燈座32的擺動角度大小而定，本發明實施例不做具體限定。

另一方面，為了便於拆裝燈座3，如圖7所示，本發明實施例還提供了一種輔助拆裝工具8，該輔助拆裝工具用於輔助拆裝前述技術方案所述之用於外延反應爐的燈座3，該輔助拆裝工具8包括： 通過銷軸81鉸接的第一鉗柄82和第二鉗柄83； 能相互夾合及分離的兩個鉗頭84，該兩個鉗頭84通過轉向軸85分別設置於該第一鉗柄82和該第二鉗柄83的前端； 設置於該第一鉗柄82和該第二鉗柄83末端的手把86。

需要說明的是，在本發明實施例中兩個鉗頭84通過轉向軸85活動式地設置於第一鉗柄82和第二鉗柄83的前端，從圖7可以看出，轉向軸85設置於鉗頭84的中間部位，以便於在夾持燈座3時受力方向一直保持與鹵素燈70的方向一致。再者，在本發明實施例中，在鉗頭84損壞後可以只更換鉗頭，減少了工具維護成本。

可以理解地，為了在拆裝燈座3的過程中便於施力，在本發明實施例中，如圖7所示，該第一鉗柄82包括前鉗柄822和後鉗柄821，該前鉗柄822與該後鉗柄821的長度比例為1：3~1：5，該第二鉗柄83分別包括前鉗柄832和後鉗柄831，該前鉗柄832與該後鉗柄831的長度比例為1：3~1：5。

此外，為了能夠使得鉗頭84的大小與燈座3的大小相匹配，該鉗頭84形狀設置為方形平板狀，其尺寸為2~6cm，具體的尺寸大小可根據燈座3的實際尺寸確定。

在一些可能的實施方式中，該第一鉗柄82、該第二鉗柄83及該兩個鉗頭84的材質均為SUS304。同時，為了在拆裝的過程中不對燈座3造成磨損，在本發明實施例中，該兩個鉗頭84表面設置有聚氯乙烯（Polyvinyl Chloride，PVC）或聚酯纖維材質的包裹層，在輔助拆裝燈座的過程中，該包裹層與該燈座3接觸。

為了便於作業人員手握輔助拆裝工具8，在具體實施過程中將手把86進行加粗設置，同時在一些可能的實施方式中，該手把的材質為矽膠或聚酯纖維。

需要說明的是：本發明實施例所記載的技術方案之間，在不衝突的情況下，可以任意組合。

以上僅為本發明之較佳實施例，並非用來限定本發明之實施範圍，如果不脫離本發明之精神和範圍，對本發明進行修改或者等同替換，均應涵蓋在本發明申請專利範圍的保護範圍當中。

1:外延生長裝置 10:基座 10A:相鄰部件 20:基座支撐架 21:頂部蓋板 22:高溫計保護罩 23:外圓角螺柱 24:加熱保護罩 25:冷卻盤 26:螺柱 27:空氣擋板 28:反光板 29:燈座保護罩 30:固定螺絲 30A:上部石英鐘罩 30B:下部石英鐘罩 40:進氣口 50:進氣蓋 60:排氣口 70:鹵素燈 71:卡扣 80:安裝部件 81:銷軸 82:第一鉗柄 821:後鉗柄 822:前鉗柄 83:第二鉗柄 831:後鉗柄 832:前鉗柄 84:鉗頭 85:轉向軸 86:手把 3:燈座 3A:燈座 31:左燈座 311:卡槽 32:右燈座 321:卡鉤 33:鉸鏈 34:限位板 RC:反應腔室 RC1:上反應腔室 RC2:下反應腔室

圖1為本發明實施例提供的常規的外延生長裝置的結構示意圖； 圖2為本發明實施例提供的燈模組的拆卸過程示意圖； 圖3為本發明實施例提供的將鹵素燈從燈座上拆裝的示意圖； 圖4為本發明實施例提供的一種用於外延反應爐的燈座示意圖，其中左燈座和右燈座呈合併狀態； 圖5為本發明實施例提供的一種用於外延反應爐的燈座示意圖，其中左燈座和右燈座呈打開狀態； 圖6為本發明實施例提供的安裝有鹵素燈後的燈座的主視圖； 圖7為本發明實施例提供的一種輔助拆裝工具示意圖。

3:燈座

31:左燈座

311:卡槽

32:右燈座

321:卡鉤

33:鉸鏈

34:限位板

Claims (8)

1. 一種用於外延反應爐的燈座，該燈座包括左燈座和右燈座；其中，該左燈座和該右燈座的下方通過鉸鏈連接在一起；該左燈座上方設置有卡槽，該右燈座的上方設置有與該卡槽相適配的卡鉤，以當該卡鉤撥插至該卡槽時該右燈座和該左燈座合併在一起；以及，當該卡鉤撥出該卡槽時該右燈座和該左燈座分開；該燈座中還包括限位板，該限位板從該左燈座的下方延伸至該右燈座的下方，用於在該左燈座和該右燈座分開的過程中限制該右燈座的擺動位置。
2. 如請求項1所述之用於外延反應爐的燈座，其中，該卡鉤的一端固定地設置於該右燈座上，且該卡鉤能夠繞著固定端擺動。
3. 一種輔助拆裝工具，該輔助拆裝工具用於輔助拆裝如請求項1至2中任一項所述之用於外延反應爐的燈座，該輔助拆裝工具包括：通過銷軸鉸接的第一鉗柄和第二鉗柄；能相互夾合及分離的兩個鉗頭，該兩個鉗頭通過轉向軸分別設置於該第一鉗柄和該第二鉗柄的前端；設置於該第一鉗柄和該第二鉗柄末端的手把。
4. 如請求項3所述之輔助拆裝工具，其中，該第一鉗柄和該第二鉗柄分別均包括前鉗柄和後鉗柄，該前鉗柄和該後鉗柄的長度比例為1：3~1：5。
5. 如請求項3所述之輔助拆裝工具，其中，該鉗頭的形狀為方形平板狀，且尺寸為2~6cm。
6. 如請求項3所述之輔助拆裝工具，其中，該第一鉗柄、該第二鉗柄及該兩個鉗頭的材質均為SUS304。
7. 如請求項3所述之輔助拆裝工具，其中，該兩個鉗頭表面設置有PVC或聚酯纖維材質的包裹層，在輔助拆裝該燈座的過程中，該包裹層與該燈座接觸。
8. 如請求項3所述之輔助拆裝工具，其中，該手把的材質為矽膠或聚酯纖維。