專利名稱：直立式沉積爐管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導體工藝制程領(lǐng)域，特別涉及一種直立式沉積爐管。
技術(shù)背景
在半導體的制造工藝流程中，經(jīng)常需要在晶圓上沉積薄膜，例如二氧化硅層等。沉積薄膜的方法有多種，其中較為常見的一種方法是化學氣相沉積法，化學氣相沉積是將反應氣體輸送到高溫沉積爐管，使其與爐管內(nèi)的晶圓在一定條件下產(chǎn)生化學反應，以在晶圓表面沉積一層薄膜。
化學氣相沉積方法常用的沉積爐管為直立式沉積爐管，如圖1所示，直立式沉積爐管包括外管101、內(nèi)管102、氣體反應腔103、基座105、氣體輸入管106以及尾氣排出管 107。內(nèi)管102和外管101之間設(shè)置有材質(zhì)為石英的氣體噴嘴；氣體反應腔103為氣體的反應腔體；晶舟104被置于氣體反應腔103內(nèi)，用于承載晶圓；基座105在晶舟104下方，用于支撐晶舟104和起到隔熱的作用。氣體輸入管106將沉積反應所需的反應氣體輸送到氣體反應腔103內(nèi)以進行化學反應，并在晶圓上沉積形成需要的薄膜層，尾氣排出管107用以將沉積反應產(chǎn)生的副產(chǎn)物或未反應的氣體排出氣體反應腔103。
基座105與晶舟104之間的連接關(guān)系如圖2所示，基座105上固定有支撐架108， 晶舟104上的相應位置設(shè)置有凹槽109，支撐架108與凹槽109卡接?；?05在轉(zhuǎn)動裝置 (例如馬達)的驅(qū)動下轉(zhuǎn)動，通過支撐架108帶動晶舟104轉(zhuǎn)動。
現(xiàn)有的支撐架108—般采用楔形柱體結(jié)構(gòu)，晶舟104上對應的位置有楔形的凹槽， 支撐架108可以與凹槽卡接。圖3所示為現(xiàn)有技術(shù)中基座105和支撐架108組合結(jié)構(gòu)的俯視圖，楔形柱體結(jié)構(gòu)的支撐架108固定在基座105上，在基座105起動或者制動的過程中， 支撐架108會受到晶舟104上凹槽較大的靜摩擦力，尤其是四個頂角的位置受到的靜摩擦力最大，繼而會使得支撐架108發(fā)生磨損甚至斷裂。如果支撐架108的碎屑進入到氣體反應腔103內(nèi)，還會對晶圓造成污染，降低產(chǎn)品的良率。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是直立式沉積爐管基座上固定的楔形支撐架與晶舟凹槽之間摩擦，產(chǎn)生磨損甚至斷裂，碎屑散落到氣體反應腔會對晶圓造成污染，降低產(chǎn)品的良率。
為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種直立式沉積爐管，包括氣體反應腔、氣體輸入管、尾氣排出管以及基座，所述基座上固定有支撐架，所述支撐架具有與用于承載晶圓的晶舟上的凹槽相配合的結(jié)構(gòu)，所述支撐架包括內(nèi)軸和套管，所述內(nèi)軸固定在基座上，所述套管套接在內(nèi)軸外側(cè)，套管適于在外力作用下繞內(nèi)軸旋轉(zhuǎn)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點基座與晶舟之間的支撐架包括內(nèi)軸和套管，在晶舟上凹槽的摩擦力作用下，套管會繞內(nèi)軸旋轉(zhuǎn)，凹槽與支撐架之間的摩擦力是滾動摩擦力，滾動摩擦力遠小于靜摩擦力，從而減小凹槽對支撐架的磨損，避免碎屑散落到氣體反應腔污染晶圓，提高產(chǎn)品的良率。


圖1是現(xiàn)有的直立式沉積爐管的側(cè)視圖。
圖2是現(xiàn)有的直立式沉積爐管基座和晶舟連接關(guān)系的側(cè)視圖。
圖3是現(xiàn)有的直立式沉積爐管基座和支撐架組合結(jié)構(gòu)的俯視圖。
圖4是本發(fā)明的直立式沉積爐管基座和支撐架組合結(jié)構(gòu)的俯視圖。
圖5是本發(fā)明另一個實施例的直立式沉積爐管基座和支撐架組合結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
圖6是本發(fā)明再一個實施例的直立式沉積爐管基座和支撐架組合結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
具體實施方式
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做詳細的說明。
在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實施，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施例的限制。
正如背景技術(shù)部分所述，直立式沉積爐管的基座和晶舟的支撐架為楔形柱體結(jié)構(gòu)，在轉(zhuǎn)動過程中與晶舟凹槽摩擦而產(chǎn)生磨損，碎屑散落到氣體反應腔會對晶圓造成污染， 降低產(chǎn)品的良率。
針對上述缺陷，本發(fā)明提供了一種直立式沉積爐管，基座上固定的支撐架包括內(nèi)軸和套管，當基座起動或者制動過程中，套管和凹槽之間產(chǎn)生摩擦，在摩擦力作用下，套管繞內(nèi)軸旋轉(zhuǎn)。
下面結(jié)合附圖進行詳細說明。
本發(fā)明直立式沉積爐管包括氣體反應腔、氣體輸入管、尾氣排出管以及基座，基座上固定有支撐架，支撐架具有與用于承載晶圓的晶舟上的凹槽相配合的結(jié)構(gòu)，支撐架包括內(nèi)軸和套管，內(nèi)軸固定在基座上，套管套接在內(nèi)軸外側(cè)，套管適于在外力作用下繞內(nèi)軸旋轉(zhuǎn)。
圖4所示為根據(jù)本發(fā)明的基座和支撐架組合結(jié)構(gòu)的俯視圖。支撐架108包括內(nèi)軸 110和套管111，內(nèi)軸110固定在基座105上，套管111套接在內(nèi)軸110上，套管111與內(nèi)軸 110之間有空隙，當套管111受到摩擦力作用時可以繞著內(nèi)軸110旋轉(zhuǎn)。套管111和內(nèi)軸 110之間的套接方式可以采用已知的結(jié)構(gòu)和技術(shù)。晶舟上的相應位置設(shè)置有凹槽，凹槽與支撐架108卡接。當基座在旋轉(zhuǎn)裝置的驅(qū)動下起動或者制動時，套管111與凹槽之間有摩擦力，在摩擦力的作用下，套管111繞著內(nèi)軸Iio旋轉(zhuǎn)，凹槽與支撐架108之間的摩擦力是滾動摩擦力，滾動摩擦力遠小于靜摩擦力，從而降低了凹槽對支撐架108的磨損。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，支撐架108是圓柱體結(jié)構(gòu)，內(nèi)軸110為實心圓柱體，套管111為套接在內(nèi)軸上的空心圓柱體。晶舟104上的相應位置設(shè)置有圓柱體結(jié)構(gòu)的凹槽 109，支撐架108和凹槽109可以卡接，從而將晶舟104固定于基座105上。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，如圖5所示，支撐架108是圓錐體結(jié)構(gòu)，內(nèi)軸為實心圓錐體，套管為套接在內(nèi)軸上的空心圓錐體。晶舟104上的相應位置設(shè)置有圓錐體結(jié)構(gòu)的凹槽109，支撐架108和凹槽109可以卡接，從而將晶舟104固定于基座105上。
根據(jù)本發(fā)明的再一個實施例，如圖6所示，支撐架108是圓球體結(jié)構(gòu)，內(nèi)軸為實心圓球體，套管為套接在內(nèi)軸上的空心圓球體。晶舟104上的相應位置設(shè)置有圓球體結(jié)構(gòu)的凹槽109，支撐架108和凹槽109可以卡接，從而將晶舟104固定于基座105上。
上述各個實施例中，基座105上固定有一個支撐架108，晶舟104上相應位置設(shè)置有一個凹槽。
上述各個實施例中，基座105上還可以固定有多個支撐架108，各個支撐架沿基座 105的圓周均勻分布，晶舟104上相應位置上設(shè)置有多個凹槽。
上述各個實施例中，內(nèi)軸110和套管111可以由石英材料制成。
上述各個實施例中，內(nèi)軸110和套管111也可以由碳化硅材料制成。
以下以上述直立式沉積爐管形成二氧化硅薄膜為例，對本發(fā)明直立式沉積爐管的應用及效果進一步說明。
首先，將裝載晶圓的晶舟104放置于基座105上，通過將凹槽109與支撐架108對準，將晶舟104固定于基座105上，晶舟104上的晶圓具有硅襯底。
接著，對上述沉積爐管進行升溫操作，將爐管內(nèi)的溫度升至適合的反應溫度，例如 600 900"C。
然后，向沉積爐管的氣體反應腔中通入反應氣體，例如二氯硅烷和氧化二氮，并通過馬達驅(qū)動基座105旋轉(zhuǎn)，帶動晶舟104同向旋轉(zhuǎn)，在硅襯底表面形成二氧化硅薄膜。
上述形成二氧化硅薄膜的過程中，由于支撐架108包括內(nèi)軸110和與內(nèi)軸套接的套管111，即使晶舟上的凹槽109與支撐架108發(fā)生滾動摩擦，也不會損傷內(nèi)軸110，從而改善或避免在上述過程中產(chǎn)生碎屑，不會污染晶圓，提高良率。
雖然本發(fā)明已以較佳實施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護范圍應當以權(quán)利要求所限定的范圍為準。
權(quán)利要求
1.一種直立式沉積爐管，包括氣體反應腔、氣體輸入管、尾氣排出管以及基座，所述基座上固定有支撐架，所述支撐架具有與用于承載晶圓的晶舟上的凹槽相配合的結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述支撐架包括內(nèi)軸和套管，所述內(nèi)軸固定在基座上，所述套管套接在內(nèi)軸外側(cè)， 套管適于在外力作用下繞內(nèi)軸旋轉(zhuǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的直立式沉積爐管，其特征在于，所述支撐架為圓柱體結(jié)構(gòu)，所述內(nèi)軸為實心圓柱體，所述套管為套接在內(nèi)軸上的空心圓柱體。
3.如權(quán)利要求1所述的直立式沉積爐管，其特征在于，所述支撐架為圓錐體結(jié)構(gòu)，所述內(nèi)軸為實心圓錐體，所述套管為套接在內(nèi)軸上的空心圓錐體。
4.如權(quán)利要求1所述的直立式沉積爐管，其特征在于，所述支撐架為圓球體結(jié)構(gòu)，所述內(nèi)軸為實心圓球體，所述套管為套接在內(nèi)軸上的空心圓球體。
5.如權(quán)利要求1所述的直立式沉積爐管，其特征在于，所述內(nèi)軸和套管由石英材料制成。
6.如權(quán)利要求1所述的直立式沉積爐管，其特征在于，所述內(nèi)軸和套管由碳化硅材料制成。
7.如權(quán)利要求1所述的直立式沉積爐管，其特征在于，所述基座上固定多個支撐架，所述多個支撐架均勻分布在基座的圓周上。
全文摘要
一種直立式沉積爐管，包括氣體反應腔、氣體輸入管、尾氣排出管以及基座，所述基座上固定有支撐架，所述支撐架具有與用于承載晶圓的晶舟上的凹槽相配合的結(jié)構(gòu)，所述支撐架包括內(nèi)軸和套管，所述內(nèi)軸固定在基座上，所述套管套接在內(nèi)軸外側(cè)，套管適于在外力作用下繞內(nèi)軸旋轉(zhuǎn)。在晶舟上凹槽的摩擦力作用下，套管會繞內(nèi)軸旋轉(zhuǎn)，凹槽與支撐架之間的摩擦力是滾動摩擦力，滾動摩擦力遠小于靜摩擦力，從而減小支撐架的磨損，避免產(chǎn)生碎屑散落到氣體反應腔，提高產(chǎn)品的良率。
文檔編號C23C16/458GK102517565SQ20111043685
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月22日
發(fā)明者王碩, 許忠義 申請人:上海宏力半導體制造有限公司