熱處理裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于對(duì)硅基板等工件進(jìn)行熱處理的熱處理裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在太陽(yáng)能電池單元等的制造工序中，實(shí)施使雜質(zhì)向作為工件的硅基板(半導(dǎo)體晶片)的表面擴(kuò)散的擴(kuò)散處理等熱處理。用于進(jìn)行所述熱處理的熱處理裝置，具備收容工件并實(shí)施熱處理的加工處理管(7° 口七只夭i 一7'' )和加熱器。
[0003]加工處理管例如是石英管，內(nèi)部收容有插件板(求一卜)，該插件板保持有彼此之間設(shè)置有規(guī)定的間隙的多個(gè)半導(dǎo)體晶片。加熱器以包圍加工處理管的外側(cè)的方式配置，將加工處理管的內(nèi)部加熱到規(guī)定的溫度。
[0004]按照日本專(zhuān)利公開(kāi)公報(bào)特開(kāi)2001-185501號(hào)公開(kāi)的結(jié)構(gòu)，在加工處理管的一端形成有插件板出入的開(kāi)口，并設(shè)有對(duì)所述開(kāi)口進(jìn)行開(kāi)閉的門(mén)。通過(guò)用門(mén)封閉開(kāi)口，加工處理管的內(nèi)部被密封。
[0005]在半導(dǎo)體晶片的擴(kuò)散處理時(shí)，向密封的加工處理管內(nèi)導(dǎo)入例如三氯氧磷(POCl3)、三溴化硼(BBr3)等氣體。
[0006]門(mén)的內(nèi)表面向高溫的加工處理管內(nèi)露出，另一方面，門(mén)的外表面曝露在外部空氣中被冷卻。因此，如果門(mén)的內(nèi)表面和外表面之間的隔熱不夠充分，則在熱處理工藝中，加工處理管的開(kāi)口附近通過(guò)門(mén)被冷卻。
[0007]此外，如果門(mén)的內(nèi)表面與加工處理管的端面的貼緊性不夠充分，則加工處理管的開(kāi)口附近被從兩者的間隙進(jìn)入加工處理管內(nèi)的外部空氣冷卻。如果在半導(dǎo)體晶片的擴(kuò)散處理中加工處理管的開(kāi)口附近被冷卻，則會(huì)招致在門(mén)的內(nèi)表面和加工處理管的開(kāi)口附近析出來(lái)源于POCl3的五氧化二磷(P 205)。
[0008]此外，存在下述問(wèn)題:因進(jìn)入加工處理管內(nèi)的外部空氣所含的水蒸汽與加工處理管內(nèi)的POCljP P 205的反應(yīng)而產(chǎn)生的磷酸水溶液，使支承門(mén)的金屬制框架產(chǎn)生腐蝕、污染加工處理管內(nèi)的工件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是提供一種熱處理裝置，通過(guò)可靠地使門(mén)的內(nèi)表面與外表面之間隔熱并且提高門(mén)的內(nèi)表面與加工處理管的端面的密封性，能夠抑制框架的腐蝕、以及成為工件的污染原因的副產(chǎn)物。
[0010]本發(fā)明的熱處理裝置包括加工處理管、門(mén)、開(kāi)閉機(jī)構(gòu)和門(mén)傾斜調(diào)整構(gòu)件。
[0011]加工處理管呈筒形，一端封閉并且另一端形成有開(kāi)口(爐口)，通過(guò)開(kāi)口在內(nèi)部收容被熱處理的工件。門(mén)對(duì)加工處理管的開(kāi)口進(jìn)行開(kāi)閉。
[0012]門(mén)具有內(nèi)表面構(gòu)件、絕熱材料和門(mén)框。內(nèi)表面構(gòu)件配置在加工處理管側(cè)。絕熱材料配置在內(nèi)表面構(gòu)件的外側(cè)。門(mén)框配置在絕熱材料的外側(cè)并保持內(nèi)表面構(gòu)件和絕熱材料。
[0013]開(kāi)閉機(jī)構(gòu)具有驅(qū)動(dòng)臂和驅(qū)動(dòng)裝置。驅(qū)動(dòng)臂的前端支承門(mén)框。驅(qū)動(dòng)臂與門(mén)一起在向加工處理管靠近的一個(gè)方向和從加工處理管遠(yuǎn)離的另一個(gè)方向上被驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)裝置利用其驅(qū)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)臂，使門(mén)動(dòng)作以打開(kāi)或封閉加工處理管的開(kāi)口。
[0014]門(mén)傾斜調(diào)整構(gòu)件以能進(jìn)行傾斜調(diào)整的方式支承門(mén)，以能傾斜的方式支承在門(mén)驅(qū)動(dòng)臂的前端，并且安裝在門(mén)框上。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的熱處理裝置的主要部分的俯視圖。
[0016]圖2是表不門(mén)和驅(qū)動(dòng)臂的局部剖切俯視圖。
[0017]圖3是表示門(mén)傾斜調(diào)整構(gòu)件的結(jié)構(gòu)的、圖2的箭頭II1-1II線剖視圖。
[0018]圖4是說(shuō)明門(mén)傾斜調(diào)整構(gòu)件的動(dòng)作的圖。
[0019]圖5是表示門(mén)轉(zhuǎn)動(dòng)限制構(gòu)件的結(jié)構(gòu)的、圖2的箭頭V-V線剖視圖。
[0020]圖6是表示開(kāi)閉機(jī)構(gòu)、門(mén)傾斜調(diào)整構(gòu)件和門(mén)轉(zhuǎn)動(dòng)限制構(gòu)件的結(jié)構(gòu)的主視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面參照【附圖說(shuō)明】本發(fā)明的實(shí)施方式的熱處理裝置。
[0022]作為一個(gè)例子，熱處理裝置I作為橫型爐構(gòu)成，將作為本發(fā)明的加工處理管的石英管2的長(zhǎng)邊方向水平配置，如圖1所示，熱處理裝置I具有下述基本結(jié)構(gòu):以使用開(kāi)閉機(jī)構(gòu)20能開(kāi)閉的方式將門(mén)10設(shè)置于石英管2的開(kāi)口(爐口)2A，所述石英管2形成收容工件W的擴(kuò)散室3。。工件W例如是太陽(yáng)能電池單元用的矩形的硅基板。插件板4以垂直等間隔排列的狀態(tài)保持多個(gè)工件W，利用行走輪行走并通過(guò)爐口 2A將工件W運(yùn)進(jìn)擴(kuò)散室3或?qū)⒐ぜ從擴(kuò)散室3運(yùn)出。
[0023]使用擴(kuò)散用氣體氣流導(dǎo)入裝置(未圖示)把含有擴(kuò)散源(例如POCl3)的擴(kuò)散用氣體導(dǎo)入擴(kuò)散室3，所述擴(kuò)散用氣體氣流導(dǎo)入裝置設(shè)置在圖1中省略的石英管2的封閉的一端側(cè)。
[0024]具體地說(shuō)，擴(kuò)散用氣體氣流導(dǎo)入裝置利用源氣體(V—只力'只)使液體擴(kuò)散源鼓泡，使包含液體擴(kuò)散源的飽和蒸汽的源氣體與載氣匯合成擴(kuò)散用氣體氣流，以如箭頭G所示的方式從石英管2的一端導(dǎo)入所述擴(kuò)散用氣體氣流。
[0025]排氣管5與石英管2的爐口 2A的附近周面連接。提供給工件W的處理的擴(kuò)散用氣體從排氣管5向爐外排氣。為了防止從爐口 2A泄漏擴(kuò)散用氣體，擴(kuò)散室3為負(fù)壓。
[0026]石英管2的外周配置有加熱裝置。加熱裝置例如采用具備圖示的加熱器7的構(gòu)成。從擴(kuò)散用氣體導(dǎo)入裝置向通過(guò)加熱裝置的動(dòng)作而被加熱的擴(kuò)散室3導(dǎo)入擴(kuò)散源，由此進(jìn)行使雜質(zhì)(例如磷)向工件W擴(kuò)散的處理。另外，加熱裝置也可以在石英管2與加熱器7之間具備均熱管。
[0027]石英管2的爐口 2A被開(kāi)閉式的門(mén)10封閉。門(mén)10利用后述的開(kāi)閉機(jī)構(gòu)20轉(zhuǎn)動(dòng)，由此對(duì)爐口 2A進(jìn)行開(kāi)閉。
[0028]如圖2所示，門(mén)10具備石英板11、絕熱材料12和門(mén)框13。石英板11是用石英制成的圓盤(pán)，相當(dāng)于本發(fā)明的內(nèi)表面構(gòu)件。門(mén)框13保持石英板和絕熱材料。石英板11存在于門(mén)10的內(nèi)表面?zhèn)?，門(mén)10被關(guān)閉時(shí)按壓在石英管2的爐口 2A上。
[0029]門(mén)框13是將圓盤(pán)部131和筒形部132 —體化的形狀的構(gòu)件。門(mén)框13由不銹鋼等具有剛性的材料形成。圓盤(pán)部131存在于門(mén)10的外表面?zhèn)?。筒形?32構(gòu)成門(mén)10的側(cè)面部。
[0030]絕熱材料12填充在由門(mén)框13的筒形部132包圍的空間中。絕熱材料12被門(mén)框13的圓盤(pán)部131和石英板11夾持，并被擋塊14固定，所述擋塊14安裝在門(mén)框13的筒形部132的外周面和石英板11的周?chē)康摹⒅芟蛏系亩鄠€(gè)部位。如此，將石英板11和絕熱材料12安裝在門(mén)框13上。在門(mén)10中，絕熱材料12配置在石英板11的、與擴(kuò)散室3 (參照?qǐng)D1)相反的一側(cè)。
[0031]接著說(shuō)明開(kāi)閉機(jī)構(gòu)20的結(jié)構(gòu)。開(kāi)閉機(jī)構(gòu)20具備驅(qū)動(dòng)臂21和驅(qū)動(dòng)裝置23。驅(qū)動(dòng)臂21通過(guò)驅(qū)動(dòng)裝置23，與門(mén)10 —起在向石英管2靠近的一個(gè)方向(參照?qǐng)D1箭頭Rl方向)和從石英管2遠(yuǎn)離的另一個(gè)方向(參照同圖箭頭R2方向)上被驅(qū)動(dòng)。這樣，通過(guò)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)臂21，驅(qū)動(dòng)門(mén)10打開(kāi)石英管2的爐口 2A或封閉石英管2的爐口 2A。
[0032]在本實(shí)施方式中，作為驅(qū)動(dòng)裝置23，由氣缸機(jī)構(gòu)構(gòu)成，所述氣缸機(jī)構(gòu)具備往返運(yùn)動(dòng)的活塞桿232和收納活塞桿232的氣缸筒231，通過(guò)接受提供的流體壓力并使活塞桿232相對(duì)于氣缸筒231前進(jìn)或后退，由此傳遞驅(qū)動(dòng)力。在此，作為氣缸機(jī)構(gòu)使用汽缸。
[0033]驅(qū)動(dòng)臂21以與關(guān)閉石英管2的爐口 A的、門(mén)10的面大致平行的方式延伸設(shè)置。
[0034]驅(qū)動(dòng)臂21的基端通過(guò)第一連桿26和第二連桿28與活塞桿232的前端連接。
[0035]在石英管2的爐口 2A的旁邊，固定支架(固定件)27相對(duì)于熱處理裝置固定。固定支架27的長(zhǎng)邊方向被規(guī)定為沿著與石英管2的軸向垂直的方向。固定支架27以其一端部比另一端部更靠近石英管2的方式設(shè)置。所述固定支架27的長(zhǎng)邊方向的一端部和另一端部上分別設(shè)置有第一轉(zhuǎn)軸24和第二轉(zhuǎn)軸25。
[0036]第一轉(zhuǎn)軸24由圓柱狀的支柱241和圓筒形的套管242構(gòu)成，所述支柱241固定在固定支架27上，所述套管242以轉(zhuǎn)動(dòng)自如的方式設(shè)置在支柱241的周?chē)?。通過(guò)第一轉(zhuǎn)軸24，驅(qū)動(dòng)臂21的基端部和第一連桿26的一端部以能轉(zhuǎn)動(dòng)的方式支承在固定支架27的一端部上，使得驅(qū)動(dòng)臂21和第一連桿26 —起轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0037]第一連桿26的另一端部以彼此能轉(zhuǎn)動(dòng)的方式與活塞桿232的前端部連接。第一連桿26的另一端部與活塞桿232的前端部，通過(guò)相對(duì)于第一連桿26能轉(zhuǎn)動(dòng)的第二連桿28連接。
[0038]可以通過(guò)在固定支架27上突出設(shè)置銷(xiāo)，并在氣缸筒231上設(shè)置與銷(xiāo)嵌合的孔等簡(jiǎn)單的凹凸嵌合來(lái)實(shí)現(xiàn)第二轉(zhuǎn)軸25。氣缸筒231通過(guò)第二轉(zhuǎn)軸25以能轉(zhuǎn)動(dòng)的方式支承在固定支架27的另一端部。
[0039]驅(qū)動(dòng)裝置23是使驅(qū)動(dòng)臂21的轉(zhuǎn)動(dòng)自動(dòng)化的裝置。此外，關(guān)于驅(qū)動(dòng)裝置23，如果活塞桿232從氣缸筒231前進(jìn)，則驅(qū)動(dòng)臂