本发明涉及热处理,尤其涉及一种晶圆退火设备。
背景技术:
1、在半导体器件制造中,需要对晶圆进行热处理,其目的是消除晶圆内部的缺陷,优化晶界结构和晶体质量。退货处理是一种常见的晶圆热处理方式,退火炉是用于对晶圆进行退火处理的一种常见的设备,通过加热晶圆并在一定条件下保温,可以改变晶格结构,消除杂质和应力,提高晶圆的电性能和结构完整性。
2、晶圆退火炉的基本结构通常由加热腔体、控制系统、进料装置及出料装置组成,利用加热腔体对晶圆进行均匀加热和保温,并通过控制系统控制加热温度、时间及气氛等参数,使晶圆达到所需的退火效果。晶圆退火处理过程中的气压需要控制在一定的范围内,以保证晶圆受热均匀,避免氧化、污染等问题,且不同的晶圆材料对气压的要求不同,例如,对于硅晶圆,一般需要在真空或氮气气氛下进行退火,而对于氮化硅晶圆,则需要在氮气气氛下进行退火。现有的晶圆退火炉大多通过灯管照射晶圆以对加热腔体进行加热,且灯管的电线需要连接外部接口以对灯管进行供电,因此通常的结构是将灯管内嵌于晶圆退火炉内部,端部的电线贯穿晶圆退火炉以连接外部接口,并于灯管外侧设置一玻璃外罩,以隔离加热灯管和加热腔体。以氮气为例,由于晶圆需要在氮气条件下进行加热,灯管在大气条件下进行通电并加热,因此玻璃外罩内部与外部气压不同,为了实现两种气压环境的相互隔离,通常在灯管端部设置密封圈以进行密封,而为了延长密封圈的使用寿命,通常在加热腔体内设置冷却水道以降低密封圈的温度,由此导致加热腔体内各处温度不均匀的问题,同时氮气可以吸收热量并降低温度,也会加重造成加热腔体内温度不均匀的问题。
3、有鉴于此,有必要对现有技术中的晶圆退火炉予以改进,以解决上述问题。
技术实现思路
1、本发明的目的在于解决现有的晶圆退火炉中通过密封圈实现套设于灯管外侧的玻璃外罩内部气压与外部气压的隔离,而为了延长密封圈的使用寿命,在加热腔体内设置冷却水道以降低密封圈的温度所导致的加热腔体内各处温度不均匀问题,以及晶圆需在特定条件下加热会加重造成加热腔体内温度不均匀问题。
2、为实现上述目的,本发明提供了一种晶圆退火设备,包括:
3、舱体,设置于所述舱体内部且呈盘旋状的加热管组,以及设置于所述舱体侧部的供气板;
4、所述加热管组包括:呈盘旋状的加热管与套设于所述加热管外侧并与所述加热管形成环形盘旋通道且呈盘旋状的保护管,保护管两端轴向向外延伸出所述舱体侧部,加热管两端所形成的管线轴向向外延伸出所述保护管,所述供气板设置于所述保护管端部且所述管线自所述供气板伸出,所述供气板开设连通所述环形盘旋通道的进气口,并于所述进气口形成向所述环形盘旋通道输送气体的进气头,以由所述环形盘旋通道内流动的气体对所述加热管进行温度调整。
5、作为本发明的进一步改进,所述供气板包括:分别设置于所述保护管两端端部的第一板体与第二板体,所述进气口开设于所述第一板体,所述第二板体开设连通所述环形盘旋通道的出气口,并于所述出气口形成将所述环形盘旋通道内的气体抽出的出气头。
6、作为本发明的进一步改进,所述保护管被配置于同一平面,所述保护管包括连通所述进气口的第一管段与连通所述出气口的第二管段,所述第一管段与所述第二管段同时对向螺旋延伸,以于所述加热管组的几何中心处交汇;
7、所述环形盘旋通道靠近所述交汇处的外径大于所述环形盘旋通道连通所述进气口处的外径,且大于所述环形盘旋通道连通所述出气口的外径。
8、作为本发明的进一步改进,所述舱体包括:退火舱与设置于退火舱顶部和/或退火舱底部的加热舱,所述加热舱内部设置用于支撑所述加热管组的支撑架,所述加热管组被配置为多层,且相邻层加热管组呈平行错位排布。
9、作为本发明的进一步改进,所述第一板体向内凹设形成第一凹陷部,所述第二板体向内凹陷形成第二凹陷部,所述保护管的两端端部分别轴向向外延伸入所述第一凹陷部与所述第二凹陷部,并分别与所述进气头、所述出气头轴向对齐。
10、作为本发明的进一步改进,所述晶圆退火设备还包括:内嵌于所述第一凹陷部且设置于所述进气头与保护管一端端部之间的集气板,所述集气板开设供气体流向所述环形盘旋通道的至少一个通道口。
11、作为本发明的进一步改进,所述第一板体侧部开设供所述管线伸出的第一连接孔;
12、或者,所述集气板开设供所述管线伸出的安装孔,且所述第一板体侧部开设供所述管线伸出的第一连接孔;
13、或者,所述集气板开设供所述管线伸出的安装孔,且所述进气头侧部开设供所述管线伸出的第一连接孔。
14、作为本发明的进一步改进,所述第二板体侧部开设供所述管线伸出的第二连接孔;
15、或者,所述出气头侧部开设供所述管线伸出的第二连接孔。
16、作为本发明的进一步改进,所述舱体侧部向内凹设形成分别围合所述保护管两端端部的第一凹槽与第二凹槽,所述第一凹槽内嵌与所述第一板体形成接触的第一密封圈,所述第二凹槽内嵌与所述第二板体形成接触的第二密封圈。
17、作为本发明的进一步改进,所述第一板体与所述第二板体呈一整体式结构,且所述第一板体与所述第二板体之间设置隔离板。
18、与现有技术相比,本发明的有益效果是:
19、在本发明中,于舱体内部设置成盘旋状的加热管组,并于舱体侧部设置供气板,加热管组包括:呈盘旋状的加热管与套设于加热管外侧并与加热管形成环形盘旋通道且呈盘旋状的保护管,保护管两端轴向向外延伸出舱体侧部,加热管两端所形成的管线自供气板伸出,供气板开设连通环形盘旋通道的进气口,并于进气口形成向环形盘旋通道输送气体的进气头,以由环形盘旋通道内流动的气体对加热管进行温度调整。气体自进气头流入环形盘旋通道,于环形盘旋通道内流动,并自环形盘旋通道远离进气头的一端流出,在气体流动过程中,可以带走加热管各处所散发的部分热量,进而起到对加热管进行冷却的作用,并可通过气体的流动促使热量传递,使得热量更为均匀,进而起到对热量进行均匀调整的作用。
1.一种晶圆退火设备,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的晶圆退火设备,其特征在于,所述供气板包括:分别设置于所述保护管两端端部的第一板体与第二板体,所述进气口开设于所述第一板体,所述第二板体开设连通所述环形盘旋通道的出气口,并于所述出气口形成将所述环形盘旋通道内的气体抽出的出气头。
3.根据权利要求2所述的晶圆退火设备,其特征在于,所述保护管被配置于同一平面,所述保护管包括连通所述进气口的第一管段与连通所述出气口的第二管段,所述第一管段与所述第二管段同时对向螺旋延伸,以于所述加热管组的几何中心处交汇;
4.根据权利要求1所述的晶圆退火设备,其特征在于,所述舱体包括:退火舱与设置于退火舱顶部和/或退火舱底部的加热舱,所述加热舱内部设置用于支撑所述加热管组的支撑架,所述加热管组被配置为多层,且相邻层加热管组呈平行错位排布。
5.根据权利要求2所述的晶圆退火设备,其特征在于,所述第一板体向内凹设形成第一凹陷部,所述第二板体向内凹陷形成第二凹陷部,所述保护管的两端端部分别轴向向外延伸入所述第一凹陷部与所述第二凹陷部,并分别与所述进气头、所述出气头轴向对齐。
6.根据权利要求5所述的晶圆退火设备,其特征在于,所述晶圆退火设备还包括:内嵌于所述第一凹陷部且设置于所述进气头与保护管一端端部之间的集气板,所述集气板开设供气体流向所述环形盘旋通道的至少一个通道口。
7.根据权利要求6所述的晶圆退火设备,其特征在于,所述第一板体侧部开设供所述管线伸出的第一连接孔;
8.根据权利要求2所述的晶圆退火设备,其特征在于,所述第二板体侧部开设供所述管线伸出的第二连接孔;
9.根据权利要求2所述的晶圆退火设备,其特征在于,所述舱体侧部向内凹设形成分别围合所述保护管两端端部的第一凹槽与第二凹槽,所述第一凹槽内嵌与所述第一板体形成接触的第一密封圈,所述第二凹槽内嵌与所述第二板体形成接触的第二密封圈。
10.根据权利要求2所述的晶圆退火设备,其特征在于,所述第一板体与所述第二板体呈一整体式结构,且所述第一板体与所述第二板体之间设置隔离板。