CN220567854U - 匀流片、卧式高温炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种匀流片、卧式高温炉，属于高温炉技术领域，其可至少部分解决现有的卧式高温炉处理效果不均匀，波动较大的问题。本实用新型的匀流片用于设置在卧式高温炉的进气区与处理区之间，其中，所述匀流片具有沿第一方向相对的第一端和第二端，所述匀流片用于以使所述第一方向平行于重力方向的方式设置；沿所述第一方向，所述匀流片分为多个开口占比逐渐降低的通气区，每个所述通气区中有多个通气开口；所述开口占比为所述通气区中所有所述通气开口的总面积与所述通气区面积的比例。

Description

匀流片、卧式高温炉

技术领域

本实用新型属于半导体工艺技术领域，具体涉及一种匀流片、卧式高温炉。

背景技术

太阳能电池片、集成电路基板(IC Substrate)等的制备过程中，包括许多在高温下于一定气氛中进行的处理，如掺杂、扩散、氧化等，而这些处理可在卧式高温炉(也称扩散炉、氧化炉等)中进行。

但一些相关技术中的卧式高温炉的处理效果不均匀，波动较大。

实用新型内容

本实用新型至少部分解决现有的卧式高温炉处理效果不均匀，波动较大的问题，提供一种可保证处理效果均匀，波动小的匀流片、卧式高温炉。

第一方面，本实用新型实施例提供一种匀流片，用于设置在卧式高温炉的进气区与处理区之间，其中，

所述匀流片具有沿第一方向相对的第一端和第二端，所述匀流片用于以使所述第一方向平行于重力方向的方式设置；

沿所述第一方向，所述匀流片分为多个开口占比逐渐降低的通气区，每个所述通气区中有多个通气开口；所述开口占比为所述通气区中所有所述通气开口的总面积与所述通气区面积的比例。

在一些实施例中，同一个所述通气区中的多个所述通气开口均匀分布。

在一些实施例中，同一个所述通气区中的多个所述通气开口的形状和径向尺寸相同。

在一些实施例中，沿所述第一方向，各所述通气区中的所述通气开口的径向尺寸依次减小。

在一些实施例中，沿所述第一方向，各所述通气区中的所述通气开口的分布密度依次减小。

在一些实施例中，相邻所述通气区间的边界线垂直于所述第一方向。

在一些实施例中，多个所述通气区在所述第一方向上的尺寸相等。

在一些实施例中，所述通气开口在平行于所述匀流片的截面中的形状为圆形。

第二方面，本实用新型实施例提供一种卧式高温炉，其包括：

内有炉腔的炉体，所述炉腔具有沿轴向依次设置的进气区、处理区、出气区，所述炉体用于以使所述轴向垂直于重力方向的方式设置；

设于所述处理区与所述进气区间的本实用新型实施例的任意一种匀流片，所述匀流片的所述第一方向平行于重力方向。

在一些实施例中，本实用新型实施例的卧式高温炉还包括：

设于所述处理区中的支撑结构，所述支撑结构用于以使基片垂直于重力方向的方式支撑待处理的基片。

本实用新型实施例中，匀流片越靠上的通气区的开口占比越大，而越靠下的通气区的开口占比越小，从而从上部通过匀流片进入卧式高温炉的处理区的工艺气体量较大，而从下部通过匀流片的工艺气体量较少；故在气体热膨胀、重力等因素的综合影响下，以上方式的进气可使处理区中整体的流场分布更加均匀，从而使卧式高温炉的处理效果均匀，波动小。

附图说明

图1为相关技术中的一种卧式高温炉的侧视结构示意图；

图2为相关技术中的一种匀流片的正视结构示意图；

图3为本实用新型实施例的一种卧式高温炉的侧视结构示意图；

图4为本实用新型实施例的另一种卧式高温炉的侧视结构示意图；

图5为本实用新型实施例的一种匀流片的正视结构示意图；

图6为本实用新型实施例的另一种匀流片的正视结构示意图；

图7为本实用新型实施例的另一种匀流片的正视结构示意图。

本实用新型实施例中，附图标记的意义为：1、匀流片；11、通气开口；12、固定卡口；13、过管口；19、通气区；2、炉体；21、进气管；22、出气管；23、炉门；291、进气区；292、处理区；293、出气区；3、支撑结构；9、基片。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。

可以理解的是，此处描述的具体实施例和附图仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。

可以理解的是，在不冲突的情况下，本实用新型的各实施例及实施例中的各特征可相互组合。

可以理解的是，为便于描述，本实用新型的附图中仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，而与本实用新型实施例无关的部分未在附图中示出。

参照图1，卧式高温炉的炉体2内的炉腔为沿轴向延伸的长形(如近似圆柱体)，卧式高温炉正常使用时该轴向垂直于重力方向，故炉腔整体是水平设置的(即为“卧式”)。而工艺气体从炉腔一端的进气区291流入(如进气管21连通至进气区291)，流经设置有待处理的基片9的处理区292后从炉腔另一端的出气区293流出(如出气管22连通至出气区293)。

可见，卧式高温炉的炉腔沿轴向的长度较大，即其中工艺气体流经的路径较长，故导致其处理区292中工艺气体的流场不均匀，不同位置的基片9周边实际的气氛不同，处理效果不均匀，波动大。

在一些相关技术中，可参照图1在进气区291与处理区292之间设置匀流片1；参照图2，该匀流片1上设有多个均匀分布的通气开口11，从而使进气区291中的工艺气体需要经过通气开口11以较均匀的方式流入处理区292，提高流场均匀性。

但即使采用了匀流片1，相关技术中的卧式高温炉仍然存在处理效果不均匀，波动大的问题。

第一方面，参照图3至图7，本实用新型实施例提供一种匀流片1，其用于设置在卧式高温炉的进气区291与处理区292之间。

其中，高温炉是能对内部空间进行加热，并持续向内部空间通入工艺气体的半导体工艺设备，由此其可用于在一定气氛下对内部的基片9进行所需的处理。例如，高温炉可用于对太阳能电池片、集成电路基板(IC Substrate)等进行掺杂、扩散、氧化等处理，故其也称为扩散炉、氧化炉等。

而参照图3，卧式高温炉是高温炉的一种形式，卧式高温炉的炉体2中有空心的炉腔，该炉腔整体为沿轴向延伸的长形(如近似圆柱体)，而且，卧式高温炉正常设置时该轴向是垂直于重力方向的，故炉腔整体是水平设置的(即为“卧式”)。

而沿以上轴向，炉腔依次分为用于供工艺气体流入的进气区291，用于设置待处理的基片9并进行处理的处理区292，以及用于供工艺气体流出的出气区293。例如，可参照图4，出气管22的端部连通至出气区293，而进气管21则从出气区293进入炉腔，并延伸经过处理区292后在进气区291开口将工艺气体排出。

应当理解，卧式高温炉还可包括其它的结构。例如，可参照图4，卧式高温炉的炉体2的靠近进气区291一端还设有用于供基片9等结构进出炉腔的炉门23。

应当理解，卧式高温炉的具体形式不限于以上例子。例如，也可参照图3，卧式高温炉中可没有进气管和出气管，而是炉体2在对应进气区291和出气区293的位置分别设有进气口和出气口。

参照图3，本实用新型实施例提供一种匀流片1(也称匀流板、均流板、扩散片等)，其设置在炉腔的进气区291与处理区292之间，侧壁面与炉腔的内壁面接触，从而将进气区291与处理区292相对隔开；由此，进入到进气区291的工艺气体，需要经过匀流片1后才能进入处理区292与基片9实际接触。

其中，匀流片1的具***置(相当于进气区291与处理区292的范围)应根据炉腔的形状、尺寸，进气口(如进气管21的开口)的位置，出气口(如出气管22的开口)的位置，炉腔中加热时恒温区域(即恒温区)的位置，出气区293的范围等设置，在此不再详细描述。

参照图5，本实用新型实施例的匀流片1具有沿第一方向相对的第一端和第二端，匀流片1用于以使第一方向平行于重力方向的方式设置；沿第一方向，匀流片1分为多个开口占比逐渐降低的通气区19，每个通气区19中有多个通气开口11；开口占比为通气区19中所有通气开口11的总面积与通气区19面积的比例。

也就是说，参照图5，本实用新型实施例的匀流片1整体是“片状”或“板状”的形式，且其中开设有多个用于供工艺气体通过的通气开口11，且沿第一方向，匀流片1分为多个区域(通气区19)，不同通气区19中通气开口11的面积所占的比例(开口占比)不同。

而参照图3，匀流片1设于卧式高温炉中时，其第一方向平行于重力方向(且垂直于轴向)，故该匀流片1中的多个通气区19是从上至下(相对重力方向而言，下同)分布的，且越靠下的通气区19中的开口占比越小。

本实用新型实施例中，匀流片1越靠上的通气区19的开口占比越大，而越靠下的通气区19的开口占比越小，从而从上部通过匀流片1进入卧式高温炉的处理区292的工艺气体量较大，而从下部通过匀流片1的工艺气体量较少；故在气体热膨胀、重力等因素的综合影响下，以上方式的进气可使处理区292中整体的流场分布更加均匀，从而使卧式高温炉的处理效果均匀，波动小。

在一些实施例中，参照图5，同一个通气区19中的多个通气开口11均匀分布；即，作为本实用新型实施例的一种方式，匀流片1的每个通气区19内部的各通气开口11可以是均匀分布的，以使一个通气区19内不同位置的通气能力尽量均匀。

在一些实施例中，参照图5，同一个通气区19中的多个通气开口11的形状和径向尺寸相同；即，作为本实用新型实施例的一种方式，在每个通气区19内部的多个通气开口11的形式可相同，以使一个通气区19内不同位置的通气能力尽量均匀。

在一些实施例中，参照图5，沿第一方向，各通气区19中的通气开口11的径向尺寸依次减小；即，作为本实用新型实施例的一种方式，可以是越靠下的通气区19中的通气开口11的尺寸(如孔径)越小，通过通气开口11的尺寸的变化实现越靠下的通气区19的开口占比越小。

在一些实施例中，参照图6，沿第一方向，各通气区19中的通气开口11的分布密度依次减小；即，作为本实用新型实施例的另一种方式，也可以是越靠下的通气区19中通气开口11的分布密度(即单位面积内通气开口11的个数)越小，通过通气开口11数量的变化实现越靠下的通气区19的开口占比越小。

应当理解，在每个匀流片1的各通气区19中，可以是参照图5“只有”通气开口11的径向尺寸变化；也可以是参照图6“只有”通气开口11的分布密度变化；也可以是参照图7，通气开口11的径向尺寸和分布密度都有变化，只要最终实现了越靠下的通气区19的开口占比越小就是可行的。

在一些实施例中，参照图5，相邻通气区19间的边界线垂直于第一方向；即，作为本实用新型实施例的另一种方式，通气区19之间的边界可以是垂直于重力方向的直线，以使不同通气能力的区域之间的界面也垂直于重力方向。但应当理解，若通气区19之间的边界为弧线等其它形式，也是可行的。

在一些实施例中，参照图6，多个通气区19在第一方向上的尺寸相等；即，作为本实用新型实施例的另一种方式，多个通气区19的“高度”可以是相同的，以简化产品结构。但应当理解，若不同通气区19的高度不同，也是可行的。

在一些实施例中，参照图5，通气开口11在平行于匀流片1的截面中的形状为圆形；即，作为本实用新型实施例的另一种方式，通气开口11具体可以是圆孔的形式，更进一步可以是垂直于匀流片1的等径圆孔形式。但应当理解，若通气开口11为其它的形状，或为“变径孔”等形式，也都是可行的。

应当理解，本实用新型实施例的匀流片1中还可设有其它的结构。

例如，可参照图5，匀流片1上还可设有与炉腔内的固定结构匹配的固定卡口12，以使匀流片1可被固定。

再如，当进气管21要参照图4从出气区293延伸到进气区291时，则其需要穿过匀流片1所在的位置，故可参照图5，匀流片1上还设有供进气管21穿过的过管口13；进一步的，以上过管口13可位于匀流片1的第二端(下端)，即，进气管21可沿炉腔的底面延伸。

应当理解，本实用新型实施例对匀流片1的其它各结构的具体形式均不作限定。

例如，若炉腔的垂直于轴向的截面为圆形(如为炉管的形式)，则匀流片1整体可为圆形(参照图6)或近似于圆形(参照图5)的形状；或者，若炉腔的垂直于轴向的截面为其它形状，则匀流片1也可为其它适配的形状。

再如，每个匀流片1上通气区19的个数可参照图6为2个；也可参照图7为3个；也可参照图5为4个等；当然也可为其它的数量。

再如，可参照图7，每个通气区19中有少数尺寸(相对通气区19的尺寸)较大的通气开口11；也可参照图5，每个通气区19中有大量尺寸较小的通气开口11。

再如，可参照图5，通气开口11几乎将通气区19排满，即通气区的开口占比可较大；也可参照图6，通气开口11在通气区19中的分布相对“稀疏”，即通气区的开口占比可较小。

第二方面，参照图3至图7，本实用新型实施例提供一种卧式高温炉，即具有以上匀流片1的卧式高温炉。

参照图3，本实用新型实施例的卧式高温炉包括：

内有炉腔的炉体2，炉腔具有沿轴向依次设置的进气区291、处理区292、出气区293，炉体2用于以使轴向垂直于重力方向的方式设置；

设于处理区292与进气区291间的本实用新型实施例的任意一种匀流片1，匀流片1的第一方向平行于重力方向。

本实用新型实施例的卧式高温炉中包括以上的匀流片1，故其处理效果均匀，波动小。

在一些实施例中，参照图4，本实用新型实施例的卧式高温炉还包括：设于处理区292中的支撑结构3，支撑结构3用于以使基片9垂直于重力方向的方式支撑待处理的基片9。

参照图4，作为本实用新型实施例的一种方式，卧式高温炉中待处理的基片9(如太阳能电池片、集成电路基板等)可垂直于重力方向设置，也就是卧式高温炉可采用“平放片”的方式。

其中，实现“平放片”的支撑结构3的具体形式是多样的。例如，可参照图4，支撑结构3包括水平延伸的石英舟托，而石英舟托在水平方向的部分位置连接有沿重力方向间隔设置的多个石英小舟，每个石英小舟可以垂直于重力方向的方式支撑一个基片9(即平放片)，而水平方向上同一位置可有多个沿重力方向间隔设置的基片9。

在一些相关技术中，参照图1，卧式高温炉中的基片9也可以是基本平行于重力方向(且垂直于轴向)设置的，即，卧式高温炉也可采用“竖插片”的方式，例如是一个支撑结构3(如石英舟托)的不同位置分别***多个基片9。

相对于“竖插片”的方式，同样的处理区292的空间内“平放片”的方式通常能允许设置更多的基片9，如在一种型号的卧式高温炉中，单个炉体2(炉管)中的放片(基片9)量可从1200片增加到2400片；同时，“竖插片”的方式中，工艺气体需要沿垂直于轴向的方向流动才能进入相邻基片9之间的间隔中并与基片9表面接触，而“平放片”的方式中，工艺气体只要水平流动即可接触所有的基片9的所有表面。

由此，本实用新型实施例的卧式高温炉适于采用“平放片”的方式。但应当理解，本实用新型实施例的卧式高温炉也可采用“竖插片”的方式。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种匀流片，用于设置在卧式高温炉的进气区与处理区之间，其中，

所述匀流片具有沿第一方向相对的第一端和第二端，所述匀流片用于以使所述第一方向平行于重力方向的方式设置；

沿所述第一方向，所述匀流片分为多个开口占比逐渐降低的通气区，每个所述通气区中有多个通气开口；所述开口占比为所述通气区中所有所述通气开口的总面积与所述通气区面积的比例。

2.根据权利要求1所述的匀流片，其中，

同一个所述通气区中的多个所述通气开口均匀分布。

3.根据权利要求1所述的匀流片，其中，

同一个所述通气区中的多个所述通气开口的形状和径向尺寸相同。

4.根据权利要求1所述的匀流片，其中，

沿所述第一方向，各所述通气区中的所述通气开口的径向尺寸依次减小。

5.根据权利要求1所述的匀流片，其中，

沿所述第一方向，各所述通气区中的所述通气开口的分布密度依次减小。

6.根据权利要求1所述的匀流片，其中，

相邻所述通气区间的边界线垂直于所述第一方向。

7.根据权利要求1所述的匀流片，其中，

多个所述通气区在所述第一方向上的尺寸相等。

8.根据权利要求1所述的匀流片，其中，

所述通气开口在平行于所述匀流片的截面中的形状为圆形。

9.一种卧式高温炉，其中，包括：

内有炉腔的炉体，所述炉腔具有沿轴向依次设置的进气区、处理区、出气区，所述炉体用于以使所述轴向垂直于重力方向的方式设置；

设于所述处理区与所述进气区之间的匀流片，所述匀流片为权利要求1至8中任意一项所述的匀流片，所述匀流片的所述第一方向平行于重力方向。

10.根据权利要求9所述的卧式高温炉，其中，还包括：

设于所述处理区中的支撑结构，所述支撑结构用于以使基片垂直于重力方向的方式支撑待处理的基片。