CN114746992A - 均化装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种包括第一板和第二板(12、14)以及用于使板面对面保持的装置(30)的装置，其中，第一板(12)包含至少十个贯通开口(24)，而第二板未被开口穿过。

Description

均化装置

本专利申请要求法国专利申请19/10383的优先权，该专利申请将被视为本说明书的组成部分。

技术领域

本公开总体上涉及一种用于使用至少一种处理气体来处理部件(特别是硅晶片)的设备的均化装置。

背景技术

已知可以进行不同的硅晶片处理，特别是掺杂、扩散和氧化处理。此类处理通常包括将晶片引入炉中、将晶片保持在处理温度，以及将至少一种可能与载气混合的反应气体引入炉中。炉内的压力可以是大气压，也可以低于大气压。

所使用的水平或垂直炉通常具有管状外壳，该管状外壳的内部，硅晶片被布置在支撑件上。外壳的端部之一设有门，以允许引入晶片。外壳的另一端部由固定终端壁封闭。反应气体通常通过固定终端壁上的孔注入。

对引入炉的所有晶片，希望均匀地进行晶片处理。这意味着到达每个晶片的反应气体的流动基本上是均匀的。这种均匀分布可能很难实现，特别是对于最靠近引入反应气体的区域的晶片，尤其是当外壳中的压力低于大气压力时。

发明内容

因此，实施例的目的是至少部分地克服前述处理设备的缺点。

实施例的目的是提高到达布置在处理设备中设置的待处理部件的气流的均匀性。

实施例的另一个目的是使处理设备的外壳内的压力低于大气压。

为此，实施例提供了一种包括第一板和第二板以及用于使板面对面保持的装置的装置，其中第一板包括至少十个贯通开口，而第二板未被开口穿过。

根据一个实施例，两个板之间的间隔为10mm至150mm。

根据一个实施例，第一板和第二板具有相同的尺寸。

根据一个实施例，第一板和第二板是平行的。

根据一个实施例，第一板和第二板中的每个都内接在具有圆形底部的圆柱体内，该圆形底部的直径为200mm至400mm。

根据一个实施例，保持装置完全容纳在第一板与第二板之间。

实施例还提供了一种硅晶片掺杂、扩散或氧化设备，该设备包括炉，该炉设置有能够被门紧密封闭的外壳，在该外壳中引入所述晶片，所述炉包括：至少一根管，其用于让至少一种气体进入外壳；至少一根气体抽取管；以及抽吸装置，其连接到所述抽取管，并配置为在外壳中形成低压。该设备还包括如先前定义的装置，该装置被设置在入口管的出口与晶片之间，第一板面向晶片，而第二板面向入口管的出口。

根据一个实施例，每个硅晶片包括由边缘连接的两个相对的表面，并且硅晶片基本上水平或垂直地设置在外壳中。

实施例还提供了一种对硅晶片掺杂或扩散或氧化的方法，所述晶片被引入由门紧密封闭的炉的外壳中，所述炉包括：至少一根管，其用于使至少一种气体进入外壳；至少一根气体抽取管；以及抽吸装置，其连接到所述抽取管，并且在外壳中形成低压，如之前定义的装置被设置在入口管的出口与晶片之间，第一板面向晶片，第二板面向入口管的出口。

附图说明

上述特征和优点以及其他的特征和优点将在以下以图解方式给出的特定实施例的描述中详细描述，而不限于参考附图，在附图中：

图1是均化装置的实施例的立体图；

图2是图1所示的均化装置的变体的立体图；

图3是图2的均化装置的主视图；

图4是图2的均化装置的侧视图；

图5是处理设备的实施例的部分简化截面图；

图6是处理设备的实施例的具有部分截面的更详细的立体图；

图7是图6所示的处理设备的具有部分截面的侧视图；

图8是图6所示的处理设备的具有部分截面的俯视图；以及

图9是图6所示的处理设备沿垂直于该设备的纵轴的平面的截面图。

具体实施方式

相似的特征已通过各种附图中的相似的附图标记来指定。特别地，各种实施例中常见的结构和/或功能特征可以具有相同的附图标记，并且可以设置相同的结构、尺寸和材料特性。为了清楚起见，仅对有助于理解本文描述的实施例的步骤和元件进行了详细说明和描述。特别地，硅晶片加工方法是众所周知的，并且没有详细描述。

在以下描述中，除非另有规定，否则当提及限定绝对位置的术语(诸如术语“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”等)，或限定相对位置的术语(诸如术语“上方”、“下方”、“上部”、“下部”等)，或提及限定方向的术语(诸如术语“水平的”、“垂直的”等)时，是指处于正常使用位置的硅晶片处理设备。除非另有规定，否则表述“约”、“大约”、“基本上”和“大约为”表示在10％以内，优选在5％以内。当与方向或角度相关使用表述“约”、“大约”、“基本上”和“大约为”时，它们表示在10°以内，优选在5°以内。

本发明涉及一种用于处理部件(特别是硅晶片)的设备的均化装置。首先将结合图1至图4描述均化装置的实施例，并将结合图5至图9描述使用此类均化装置的处理方法的实施例。

图1是均化装置10的实施例的部分简化立体图。图2、图3和图4分别是均化装置10的变体的部分透明立体图、部分透明主视图和部分透明侧视图。

均化装置10包括第一板和第二板12、14。板12、14优选为平面的。板12、14优选为平行的。板12包括外边缘16，板14包括外边缘18。板12、14优选具有相同的尺寸。特别地，板12、14的边缘16、18的形状取决于拟在其内部设置均化装置10的外壳的形状。在图1所示的实施例中，每个板12、14具有圆形形状。在图2至图4所示的变体中，每个板12、14的边缘16、18——除直线部分20、22外——具有圆形形状。每个板12、14的厚度例如为1mm至10mm，例如等于大约3mm。每个板12、14可以由石英、碳化硅或硅制成，优选由石英制成。根据一个实施例，在图3的前视图中，每个板12、14内接在一个圆内，该圆的直径为200mm至400mm，例如，等于大约300mm。

第一板12被开口24穿过。第二板14是实心的，也就是说，它未被开口穿过。每个开口24可以具有圆形横截面。根据一个实施例，每个开口24的直径为2mm至20mm，例如，等于大约6mm。开口24的数量可以从30变化到300，并且例如可以等于大约60。根据一个实施例，开口24基本上均匀地分布在板12上。根据一个实施例，开口24从板12的中心分布在同心圆上。可以选择每个圆的开口24的数量，以便同一圆上两个相邻开口之间的距离相对于内部相邻圆上两个相邻开口之间的距离增加，优选增加小于50％。

根据一个实施例，均化装置10包括连接装置30，该连接装置将第一板12刚性连接至第二板14。根据一个实施例，连接装置30完全设置在两个板12、14之间。根据一个实施例，连接装置30包括设置在板12、14之间并紧固到板12、14的间隔件32。连接装置30维持板12、14之间的自由区域33。作为示例，图1至图4示出了以圆柱杆形式的三个间隔件32，它们具有平行的轴线，并在它们的轴向端部紧固到板12、14。根据一个实施例，板12、14之间的间隔为10mm至60mm，例如，等于大约35mm。例如，每个圆柱杆32的直径为5mm至15mm，例如，大约等于10mm。杆32可以由与板12、14相同的材料制成，尤其是石英、碳化硅或硅，优选是石英。

根据一个实施例，均化装置10包括用于支撑板12、14的装置34。根据一个实施例，支撑装置34包括两个腿36，所述两个腿意在支撑外壳，均化装置10被设置在外壳的内部运行。根据一个实施例，腿36对应于具有平行的轴线的杆。每个杆36的长度可以为100mm至300mm，例如，等于大约180mm。例如，每个腿36的直径为5mm至15mm，例如，等于大于10mm。每个腿36通过两个杆38联接到间隔件32之一。腿36和杆38可以由与板12、14相同的材料制成，特别是石英、碳化硅或硅，优选是石英。

图5是包括均化装置10的处理设备40的实施例的部分简化截面图。图6至图9示出了处理设备40的更详细的实施例。

特别是用于硅晶片42的掺杂、扩散或氧化的处理设备40包括炉44，该炉设置有轴线A与加热装置48相关联的紧密外壳46，并具有旨在被引入其中以进行前述操作之一的硅晶片42。加热装置48未在图8中示出，仅在图9中部分示出。根据一个实施例，轴线A基本上是水平的。因此，图5的截面平面是包括轴线A的垂直平面。

炉44包括用于使至少一种气体进入外壳46以执行所需的处理操作的至少一根管50。炉44还包括气体抽取管52以及连接到所述气体抽取管52的抽吸装置54，该抽吸装置配置为在外壳中形成恒定的受控的低压，其中抽吸装置54可以在温度区域中远离炉44。抽取装置54可以包括抽吸泵。根据一个实施例，外壳46中的平均压力可以为100Pa(1毫巴)至90,000Pa(900毫巴)。

例如，外壳46具有关于轴线A呈管状的中心主体56。优选地，中心主体56具有以圆环形式的截面。在外壳的内部空间经受低压时，这样的布置使外壳46的壁具有对大气压的良好的机械阻力。根据一个实施例，外壳46在沿轴线A的一端由固定终端壁58紧密封闭。终端壁58可以具有半球形形状。外壳46在沿轴线A与终端壁58相对的端部处由门60封闭，该门可在附图所示的关闭位置和打开位置之间移动。当门处于关闭位置时，外壳46基本上是气密的。

加热装置48例如包括电阻器，电阻器例如分布或缠绕在管状外壳46周围，并布置成与之保持一定距离或与之接触。为了耐热，外壳46的管状壁、终端58和门60可以由石英制成。外壳46可以配备由碳化硅制成的内套筒。门60的关闭和打开运动沿管状外壳46的纵轴A进行。炉44可以包括温度传感器(未示出)，该温度传感器例如设置在图6至图7所示的石英棒61上。

在本实施例中，晶片42基本水平地设置在外壳46中。根据一个实施例，硅晶片42设置在隔室62上，硅晶片42垂直堆叠在隔室62中，用于气体通道的间隙在相邻硅晶片42的每对之间维持。隔室62可以由碳化硅或石英制成。装载有晶片42的多个隔室62可以一个接一个地同时设置在外壳46中。根据一个实施例，装载有晶片42的多个隔室62可以一个接一个地设置在移动托架64上，该移动托架可以被引入外壳46中或从外壳46中取出。根据一个实施例，至少两个托架64可以同时设置在外壳46中。图5示出了托架64，该托架支撑两个外壳46中装载有晶片42的隔室62，而图6至图8示出了前后两个托架64，均支撑五个外壳46中装载有晶片42的隔室62。每个隔室可以包括手柄66，仅在图6至图8中示出，手柄能够被设置在处理设备40外部的机械臂(未示出)抓住，并能够将隔室62放置在托架64上或将隔室62从托架64上移除。

根据一个实施例，托架64的位移可以通过特别包括与托架64配合的梁68的致动装置实现，并可以通过马达70沿外壳46的纵轴位移。门60的位移可以与梁68的位移同时进行。

支撑晶片42的隔室62在它们定位在外壳46中之后，被设置在与终端壁58和门60的相距一定距离处，这形成了位于终端壁58与隔室62之间的上游区域72，以及位于门60与隔室62之间的下游区域74。外壳46中的气体的路径是从上游区域72到下游区域74建立的，下游区域与上游区域相距一定距离，硅晶片42设置在气体路径上的两个区域之间。晶片42被设置在炉的外壳46中，横向于炉中的气流方向。由此产生了头部损失，由于该头部损失，气体可以扫过晶片42的待处理表面。

用于让气体进入炉的外壳46的管50完全穿过其终端壁58并进入上游区域72，气体抽取管52完全穿过终端壁58，在外壳46中延伸并进入下游区域74。设备40可以包括用于控制和调节炉的外壳46中产生的低压的构件。控制构件可以包括设置在入口管50和/或抽取管52上的阀(未示出)。

均化装置10设置在上游区域72的外壳46中，并***在入口管50的出口75与隔室62之间。包括开口24的板12朝向隔室62，而实心板14朝向入口管50的出口75。均化装置10位于外壳46的内壁上。如图5和图9所示，板12、14的尺寸使得在板14的外边缘与外壳46之间存在通道78。

根据一个实施例，板14能够中断由入口管50引入的气流。这导致湍流的形成，如图5中的箭头80所示，这增加了气体在上游区域72的停留时间。这能够改善反应性气体的加热和混合。气体通过通道78绕过板14，并且气体的至少一部分分布在板12与板14之间的自由区域33中，如图5中的箭头82所示，并通过开口24穿过板12，如图5中的箭头84所示。这使得能够提高沿外壳46的纵轴A到达晶片42、特别是最接近均化装置10的晶片42的气流的均匀性。这使得能够提高应用于晶片42的处理的均匀性。有利地，每个晶片42的主表面基本上平行于外壳46中的气流。

已经描述了各种实施例和变体。本领域技术人员将理解，这些不同实施例和变体的某些特征可以组合，并且本领域技术人员将想到其他变体。特别地，尽管在所述实施例中，气体从上游区域72流向下游区域74，但应该清楚的是，外壳46中的气体的路径可以被实现为从下游区域74到上游区域72，随后入口管50进入下游区域74，而抽取管52进入上游区域72。此外，尽管在前面描述的实施例中，外壳46的纵向轴线A是基本上水平的，但外壳46的纵向轴线A可能指向不同的方向，例如是基本上垂直的。此外，尽管在前面描述的实施例中，硅晶片42基本上水平地设置在外壳46中，但硅晶片42的布置可以不同。例如，晶片42可以基本上垂直地设置在外壳中。

最后，基于上文提供的功能指示，本文描述的实施例和变体的实际实施方式在本领域技术人员的能力范围内。

Claims (9)

1.一种包括第一板(12)和第二板(14)以及用于使板面对面保持的装置(30)的装置，其中，所述第一板(12)包括至少十个贯通开口(24)，第二板未被开口穿过。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，两个板之间的间隔为10mm至50mm。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述第一板(12)和所述第二板(14)具有相同的尺寸。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中，所述第一板(12)和所述第二板(14)是平行的。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中，所述第一板(12)和所述第二板(14)中的每个都内接在具有圆形底部的圆柱体内，所述圆形底部的直径为200mm至400mm。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中，保持装置(30)完全容纳在第一板(12)与第二板(14)之间。

7.一种硅晶片掺杂、扩散或氧化设备(42)，所述设备包括炉(44)，所述炉设置有能够被门(60)紧密封闭的外壳(46)，所述晶片引入所述外壳中，所述炉包括：至少一根管(50)，其用于使至少一种气体进入外壳(46)；至少一根气体抽取管(52)；以及抽吸装置(54)，其连接到所述抽取管(52)，并配置为在外壳(46)中形成低压，所述设备还包括根据权利要求1至6中任一项所述的装置，所述装置被设置在入口管(50)的出口(75)与晶片之间，所述第一板(12)面向晶片，所述第二板(14)面向入口管(50)的出口。

8.根据权利要求7所述的设备，其中，每个硅晶片(42)包括由边缘连接的两个相对的表面，并且其中，所述硅晶片基本上水平或垂直地设置在外壳(46)中。

9.一种对硅晶片(4)掺杂或扩散或氧化的方法，所述晶片被引入由门(60)紧密封闭的炉(44)的外壳中，所述炉包括：至少一根管(50)，其用于使至少一种气体进入外壳(46)；至少一根气体抽取管(52)；以及抽吸装置(54)，其连接到所述抽取管(52)，并在外壳(46)中形成低压，根据权利要求1至6中任一项所述的装置被设置在入口管(50)的出口(75)与晶片之间，所述第一板(12)面向晶片，所述第二板(14)面向入口管(50)的出口。

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