CN109844922A - 具有用于俘获污染物的装置的竖炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及竖炉，该竖炉包括：腔室，该腔室旨在容纳装料柱(3)；新鲜气体入口通道，该新鲜气体入口通道被定位在腔室的上端处，装料柱(3)，该装料柱包括上部(3b)和用于支承多个基板的中部(3a)，该竖炉特征在于该竖炉还包括俘获装置(100)，该俘获装置由能够俘获存在于新鲜气体中的全部或一些污染物的至少一种材料形成；俘获装置(100)包括圆形部件(101)，该圆形部件被定位在装料柱(3)的上部(3b)上，圆形部件(101)包括规则分布在圆形部件(101)的上表面上的叶片(102)，以增大俘获装置(100)与新鲜气体的接触面积。

Description

具有用于俘获污染物的装置的竖炉

技术领域

本发明涉及竖炉。本发明具体涉及竖炉，该竖炉设置有用于俘获存在于在热处理期间注入的新鲜气体中的污染物中的全部或一些的装置。

背景技术

硅或绝缘体上硅(SOI)基板广泛用于制造微电子装置。如本身公知的，这种基板包括硅的有源层和隐埋氧化物，它们定位在载体基板上。为了使得这些基板上的晶体管能够更大集成，独立部件的横向尺寸的减小和蚀刻的细度需要在结晶质量和层均匀性这两方面上的提高质量的基板。

为了生产SOI基板，应用高温热处理，特别是巩固结合界面或实现硅的有源层和隐埋氧化物的完善。具体地，为了实现所需程度的表面粗糙度，通常为<0.2nm RMS，可以使用在惰性气氛下在大约1200℃热退火的步骤进行有源层的热平滑。

在热光滑的物理现象中，存在于基板表面处的气体起着非常重要的作用。在高温下，氧气与硅瞬间反应，这防止平滑并引起表面过蚀刻。因此，为了获得所需程度的表面粗糙度，必须在光滑步骤期间维持非常低的氧含量(<10ppm)。诸如N₂、H₂O、CO、CO₂的其他气体具有类似的影响；这些气体被称为污染气体。

然而，基于氩气的惰性气体的入流仍然包含少量的污染气体。后者与基板接触反应，更具体地为在其边缘处反应；位于炉中的在新鲜气体入口附近的基板通常最受影响，并且在边缘处具有高粗糙度的区域。这些***粗糙区域(ZR)在由雾度测量产生的图中清楚可见。用单位ppm测量的雾度源于使用要表征的表面的光学反射率特性的方法得到，并且对应于由于该表面的微粗糙度而由表面散射的光学信号。

高粗糙度的这些***区域导致与目标应用不可兼容的、SOI基板的最终有源层的厚度不规则性。

没有用于将新鲜气体的入流净化到足够水平的简单解决方案，SOI基板的表面的光滑性对于污染气体的即使极少存在也极度敏感。来自现有技术(例如，US2005/0053535)的解决方案，能够将污染物的浓度降低至ppt以下的商业过滤器或热净化器，不能完全抑制位于腔室上部的基板的***处的高粗糙度区域。

发明的目的

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷中的全部或一些。本发明的一个主题是一种竖炉，该竖炉使得可以限制污染物在与要处理的多个基板接触的新鲜气体中的存在。

发明内容

本发明涉及一种竖炉，该竖炉包括：

·腔室，该腔室旨在容纳装料柱；

·新鲜气体入口通道，该新鲜气体入口通道被定位在腔室的上端处，

·装料柱，该装料柱包括上部和用于支承多个基板的中部。

竖炉特征在于竖炉还包括俘获装置，该俘获装置由能够俘获存在于新鲜气体中的污染物中的全部或一些的至少一种材料形成。俘获装置包括圆形部件，该圆形部件被定位在装料柱的上部上，圆形部件包括规则分布在圆形部件的上表面上的叶片，以增大俘获装置与新鲜气体的接触面积。圆形部件还包括中央开口，并且该中央开口的直径为所述圆形部件的直径的20％至50％。

最后，俘获装置包括多个筛网，该多个筛网在中部的用于支承基板的位置上方被保持在装料柱的上部。

根据单独或组合采取的本发明的有利特征：

·叶片大致为竖的；

·叶片可去除；

·至少被设置在较上位置的筛网包括中央孔口；

·位于设置在较上位置的筛网与设置在较下位置的筛网之间的筛网中的全部或一些各包括中央孔口，这些中央孔口的直径小于设置在上方的相邻筛网的孔口的直径；

·设置在较上位置的筛网包括被设置在中央孔口周围的竖元件；

·当装料柱处于在腔室外部的、用于排出基板的位置时，俘获装置可被去除；

·俘获装置由硅构成。

附图说明

本发明的其他特征和优点将参照附图从以下详细描述变得清楚，附图中：

-图1呈现了包括***粗糙区域的基板的雾度图；

-图2a和图2b呈现了来自现有技术的竖炉；

-图3a、图3b、图3c以及图3d呈现了用于根据本发明的竖炉的俘获装置的第一实施方式；

-图4a、图4b、图4c以及图4d呈现了用于根据本发明的竖炉的俘获装置的第二实施方式；

-图5a和图5b呈现了用于根据本发明的竖炉的俘获装置的第三实施方式。

具体实施方式

在描述性章节中，与附图中相同的附图标记可以用于相同性质的元件。

本发明涉及热处理设备且具体涉及竖结构的炉。如现有技术中已知的，竖炉1包括腔室2，该腔室旨在容纳装料柱3(图2)。竖炉还包括装料柱3，该装料柱的中部3a被构造为支承多个基板10。中部3a在腔室2中的中央区域中，炉1的加热元件4的调节确保了中央区域中的良好温度均匀性。装料柱3还包括上部3b和下部3c，在该上部和下部中没有基板。上部3b包括较上的平坦元件30；其还可以包括在较上的平坦元件30下面的位置31，这些位置与基板10被支承在装料柱3的中部3a中的位置大致相同。

竖炉1包括：新鲜气体入口通道5，该新鲜气体入口通道被定位在腔室2的上端处；和气体出口通道6，该气体出口通道被定位在腔室2的下端处。

如图3a、图4a以及图5a例示的，根据本发明的竖炉1还包括俘获装置100，该俘获装置被定位在装料柱3的上部3b上。由此，俘获装置100被设置为尽可能靠近新鲜气体的入口，并且不侵犯要处理的基板10位于的装料柱3的中部3a。俘获装置100由能够俘获存在于新鲜气体中的污染物中的全部或一些的至少一种材料形成。

有利地，俘获装置100由硅构成，硅在污染气体被包含在新鲜气体中的情况下在高温下是高度反应性的。俘获装置100的材料可以由单晶、多晶或无定形硅或碳化硅构成，这不是进行限制。

俘获装置100包括圆形部件101、111，该圆形部件被定位在装料柱3的上部3b上，圆形部件101、111包括规则分布在圆形部件101、111的上表面上的叶片102、112b，以增大俘获装置100与新鲜气体的接触面积。

有利地，当装料柱3处于在腔室2外部的、用于排出基板10的位置时，俘获装置100可被去除。这使得在装置100加载有污染物时能够潜在地更换并清洁装置。装置100的更换可以被定义为在炉1中进行的处理的数量的函数。

根据本发明的第一实施方式，俘获装置100包括圆形部件101，该圆形部件被定位在装料柱3的上部3b上(图3a)。具体地，圆形部件101被定位在较上的平坦元件30上。

有利地，如图3b例示，圆形部件101上的叶片102大致为竖的，规则分布在圆形部件101的上表面上。如上面提及的，它们具有增大俘获装置100与新鲜气体的接触面积并由此促进俘获其包含的污染气体的目的。叶片102的形状及其结构还可以被选择为促进新鲜气体朝向腔室2的壁的均匀流动。在图3b所例示的示例中，圆形部件101的中央区域103没有叶片102：这是入口通道5注入新鲜气体的区域。叶片102的形状促进新鲜气体朝向圆形部件101的***并因此朝向腔室2的壁的流动的均匀化。

有利地，圆形部件101还包括在其与包括叶片102的面相反的面上的凸边104。该凸边104被构造为与装料柱3的较上的平坦元件30协作，这使得俘获装置100能够在装料柱3上精确定心和机械保持。

圆形部件101可以包括位于中央区域103中的中央开口。中央开口具有为在圆形部件101的直径的20％至50％之间的直径(图3c)。在这种情况下，有利地，俘获装置100包括在用于支承基板10的中部3a的位置上方的多个筛网105，该多个筛网被保持在装料柱3的上部3b中。圆形部件101、叶片102以及筛网105全部由能够俘获存在于新鲜气体中的污染物的材料形成：俘获装置100的该构造使得可以进一步增大其与新鲜气体的接触面积。

根据本发明的第二实施方式，俘获装置100也包括圆形部件111，该圆形部件被定位在装料柱3的较上的平坦元件30上(图4a)。如图4b例示，圆形部件111包括直线壳体112a，该直线壳体分布在圆形部件111的上表面上。壳体112a被构造为容纳叶片112b；后者可去除且可以独立设置，独立于圆形部件111。如上面提及的，叶片具有增大俘获装置100与新鲜气体的接触面积并由此促进俘获其包含的污染气体的目的。叶片112b的形状及其结构还可以被选择为促进新鲜气体朝向腔室2的壁的均匀流动。

在图4a和图4b所例示的示例中，圆形部件111的中央区域113没有叶片112b：这是入口通道5注入新鲜气体的区域。叶片112b的形状和方位促进新鲜气体朝向圆形部件111的***并因此朝向腔室2的壁的流动的均匀化。

有利地，圆形部件111还包括在其与包括叶片112b的面相反的面上的凸边。该凸边被构造为与装料柱3的较上的平坦元件30协作，这启用俘获装置100在装料柱3上的精确定心和机械保持。

圆形部件111可以在中央区域113中包括中央开口，并且该中央开口的直径为圆形部件111的直径的20％值50％(图4c)。在这种情况下，如图4d例示，有利地，俘获装置100包括多个筛网115，该多个筛网115在用于支承基板10的中部3a的位置上方被保持在装料柱3的上部3b中；在该图中，未图示叶片112b，使得能够可视化圆形部件111中的中央开口。圆形部件111、叶片112b以及筛网115全部由能够俘获存在于新鲜气体中的污染物的材料形成：俘获装置100的该构造使得可以进一步增大其与新鲜气体的接触面积。

根据本发明的第三实施方式，俘获装置100可以包括被定位在较上的平坦元件30上的圆形部件101、111中的一个或另一个，配备有叶片(102、112)的圆形部件101、111可以具有在第一或第二实施方式中描述的其他特征中的全部或一些。俘获装置100还包括多个筛网125，该多个筛网在用于支承基板10的中部3a的位置上方被保持在装料柱3的上部3b中。

根据第三实施方式，圆形部件101、111包括中央开口，并且至少被设置在较上位置的筛网125a包括中央孔口。

在图5a例示的优选变型例中，在设置在较上位置的筛网125a与设置在较下位置的筛网125b之间的筛网125中定位的全部或一些各包括中央孔口，这些中央孔口的直径小于被设置在上方的相邻筛网的孔口的直径。该构造使得可以在各种筛网125之间逐渐分配新鲜气体的流动，并且增大俘获装置100与所述气体之间的接触面积。

根据该第三实施方式的另一变型例，被设置在较上位置的筛网125b包括被设置在中央孔口周围的竖元件126(图5b)。这些竖元件的作用是引导从入口通道5穿过圆形部件101、111的中央开口或穿过装料柱3的较上的平坦元件30的孔口到达的气体的流动，并且促进其在筛网125之间的逐渐分配。

当然，本发明不限于所述实施方式，并且可以在不偏离诸如由权利要求限定的本发明的范围的情况下对其引入实施方式变型。

Claims (7)

1.一种竖炉(1)，该竖炉包括：

●腔室(2)，该腔室旨在容纳装料柱(3)；

●新鲜气体入口通道(5)，该新鲜气体入口通道被定位在所述腔室(2)的上端处，

●所述装料柱(3)，该装料柱包括上部(3b)和用于支承多个基板(10)的中部(3a)，

所述竖炉(1)的特征在于：所述竖炉包括俘获装置(100)，该俘获装置：

-由能够俘获存在于新鲜气体中的污染物中的全部或一些的至少一种材料形成；

-包括圆形部件(101、111)，该圆形部件被定位在所述装料柱(3)的所述上部(3b)上，所述圆形部件(101、111)包括规则分布在所述圆形部件(101、111)的上表面上的叶片(102、112b)，并且包括中央开口，该中央开口的直径为所述圆形部件(101、111)的直径的20％至50％；

-包括多个筛网(105、115、125)，所述多个筛网在所述中部(3a)的用于支承所述基板(10)的位置上方被保持在所述装料柱(3)的所述上部(3b)。

2.根据前述权利要求所述的竖炉(1)，其中，所述叶片(112b)能够被去除。

3.根据前述权利要求中任一项所述的竖炉(1)，其中，至少被设置在较上位置的筛网(125a)包括中央孔口。

4.根据前述权利要求所述的竖炉(1)，其中，位于设置在所述较上位置的筛网(125a)与设置在较下位置的筛网(125b)之间的筛网(125)中的全部或一些各包括中央孔口，这些中央孔口的直径小于设置在上方的相邻筛网的孔口的直径。

5.根据前两个权利要求中任一项所述的竖炉(1)，其中，设置在所述较上位置的筛网(125a)包括被设置在所述中央孔口周围的竖元件(126)。

6.根据前述权利要求中一项所述的竖炉(1)，其中，当所述装料柱(3)处于在所述腔室(2)外部的、用于排出所述基板(10)的位置时，所述俘获装置(100)能够被去除。

7.根据前述权利要求中一项所述的竖炉(1)，其中，所述俘获装置(100)由硅构成。