熱處理裝置製造方法
2023-06-11 22:27:51 1
熱處理裝置製造方法
【專利摘要】本發明涉及半導體處理裝置，公開了一熱處理裝置，包括熱處理加熱結構、第二保溫部、第三保溫部及外殼，其中：熱處理加熱結構包括第一保溫部及加熱部，第一保溫部環繞待加熱樣品形成一加熱腔，加熱部部分嵌入所述第一保溫部內，加熱部朝向待加熱樣品的一側裸露。本發明提供的熱處理裝置包括置於內層的第一保溫部、置於外層的第二保溫部、以及置於頂部的第三保溫部，具有全方位的良好保溫性能，且該熱處理裝置包括多個長度可根據需求靈活定義的熱處理加熱結構，在簡化熱處理裝置成型製作過程、提高熱處理裝置生產效率的同時，還可通過對各熱處理加熱結構的分別控制實現分段控溫，提高了熱處理裝置的熱處理質量和效率。
【專利說明】熱處理裝置【技術領域】
[0001]本發明涉及熱處理【技術領域】，特別涉及一種半導體晶圓立式熱處理裝置。
【背景技術】
[0002]在半導體生產中，晶圓的熱處理裝置起著重要作用，工藝過程中，晶圓放置在熱處理裝置內的晶圓支撐裝置上，通常在晶圓與熱處理裝置之間還設置有石英管，用來將晶圓與熱處理腔室分開。熱處理裝置主要由加熱絲和保溫材料構成，加熱絲用來給晶圓加熱，以完成工藝，保溫材料則起著絕熱的作用，將熱處理裝置內部的熱與外部隔絕開，以保證環境溫度不過高，同時對熱處理裝置的能耗及控溫效果都有著不同程度的影響作用。
[0003]加熱部通過不同的方式固定在熱處理裝置內部,例如,通過支撐架固定在熱處理裝置的頂部，或者通過機械構件固定在保溫層中。 [0004]圖1為現有技術中加熱部與絕熱部件固定的結構示意圖。
[0005]中國專利CN102842523A公開了一種熱處理裝置，如圖1所示，加熱部18沿絕熱部件16的內周面配置，絕熱部件16具有平滑的內周面。在所述絕熱部件16的內周面16a上設有防脫用的谷部支承銷構件20a和防傾倒用的峰部支承銷構件20b。所述谷部支承銷構件20a及峰部支承銷構件20b分別與加熱部18的谷部18a及峰部18b連接，用於將加熱部18固定在絕熱部件16上並防止加熱部18向絕熱部件16傾倒。
[0006]此外，中國專利CN102383112A也公開了一種熱處理裝置，該熱處理裝置包括:上表面和側面形成為一體、且在下表面開口的筒狀的反應管，環繞反應管且用於對該反應管的內部進行加熱的加熱器，以及設於加熱器的外周、以覆蓋反應管的上表面的周圍和反應管的側面的真空絕熱層形成體。所述加熱器及真空絕熱層形成體被反應管底部凸緣支撐。
[0007]然而，上述現有的熱處理裝置中，加熱絲及保溫材料的結構複雜且製造成本較高，熱處理裝置的生產效率也難以滿足目前半導體生產的需求。
【發明內容】
[0008]本發明所要解決的技術問題是，提供一種熱處理裝置，其結構簡單，能夠簡化熱處理裝置的製作過程，提高熱處理裝置的生產效率。
[0009]為了解決上述問題，本發明提供了一熱處理裝置，該裝置包括熱處理加熱結構、第二保溫部、第三保溫部及外殼，其中:所述熱處理加熱結構包括第一保溫部及加熱部，所述第一保溫部為空心結構，環繞待加熱樣品形成一加熱腔，其特徵在於，所述加熱部部分嵌入所述第一保溫部內並與之固定，所述加熱部朝向待加熱樣品的一側裸露，以加熱所述待加熱樣品；所述熱處理加熱結構為一個或多個，沿所述加熱腔軸向依次疊加放置；
[0010]所述第二保溫部環繞所述疊加放置的熱處理加熱結構並覆蓋其外表面；
[0011]所述第三保溫部置於所述熱處理裝置的頂部，以實現熱處理裝置頂部的保溫；
[0012]所述外殼環繞所述第二保溫部並覆蓋其外表面。
[0013]作為可選擇的技術方案，所述第三保溫部包括沿加熱腔軸向依次設置的保溫層、夾層及保溫蓋板，所述保溫蓋板與所述熱處理裝置的外殼扣合。
[0014]作為可選擇的技術方案，所述第一保溫部為真空成型的保溫塊，所述第一保溫部與所述加熱部一體成型。
[0015]作為可選擇的技術方案，所述第一保溫部內壁設置有若干凹槽，所述加熱部設置於所述凹槽內。進一步地，所述凹槽為沿所述加熱腔軸向方向的長條形結構，均勻分布在所述第一保溫部內壁。進一步地，所述凹槽長度小於所述第一保溫部長度，所述凹槽寬度小於或等於相鄰兩凹槽之間的間距。
[0016]作為可選擇的技術方案，所述加熱部包括若干螺旋狀的加熱絲，所述加熱絲置於所述凹槽內。進一步地，相鄰的加熱絲通過連接部連接在一起，所述連接部嵌入所述第一保溫部，以將所述加熱部固定在所述第一保溫部上。進一步地，所述連接部與所述加熱絲材質相同。進一步地，所述連接部位於所述加熱絲兩端，且相鄰的連接部交錯的位於所述加熱絲的上下兩端。
[0017]作為可選擇的技術方案，該熱處理裝置還包括頂部保溫塊、頂部金屬環及底部金屬環，其中:所述頂部保溫塊置於所述熱處理裝置的頂部，其環繞熱處理裝置頂部一周，所述第三保溫部的保溫層契合嵌入於所述頂部保溫塊內；所述頂部金屬環置於所述頂部保溫塊外側；所述底部金屬環置於所述熱處理裝置底部；所述頂部金屬環、底部金屬環均與所述外殼連接在一起。
[0018]作為可選擇的技術方案，所述第二保溫部、第三保溫部的夾層均為質軟的保溫棉。
[0019]作為可選擇的技術方案，該熱處理裝置還包括一設置在熱處理裝置頂部的吊裝結構，所述吊裝結構置於 所述頂部金屬環上，並穿過所述保溫蓋板。
[0020]本發明提供的熱處理裝置中，所採用的熱處理加熱結構，將所述加熱部嵌入所述第一保溫部，使得所述加熱部與所述第一保溫部之間的安裝固定不需要額外的輔助結構，簡化了該熱處理加熱結構；而使用該加熱結構的熱處理裝置，包括置於內層的第一保溫部、置於外層的第二保溫部、以及置於頂部的第三保溫部，具有全方位的良好保溫性能，且該熱處理裝置包括多個長度可根據需求靈活定義的熱處理加熱結構，在簡化熱處理裝置成型製作過程、提高熱處理裝置生產效率的同時，還可通過對各熱處理加熱結構的分別控制實現分段控溫，提高了熱處理裝置的熱處理質量和效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1為現有技術中加熱部與絕熱部件固定的結構示意圖；
[0022]圖2為本發明提供的熱處理裝置中熱處理加熱結構示意圖；
[0023]圖3為本發明提供的熱處理裝置中熱處理加熱結構爆炸視圖；
[0024]圖4為本發明提供的熱處理裝置中熱處理加熱結構第一保溫部結構示意圖；
[0025]圖5為本發明提供的熱處理裝置中熱處理加熱結構的加熱部結構示意圖；
[0026]圖6為本發明提供的熱處理裝置爆炸視圖；
[0027]圖7為本發明提供的熱處理裝置剖面結構示意圖；
[0028]圖8為本發明提供的熱處理裝置中熱處理加熱結構疊加設置示意圖。
【具體實施方式】[0029]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明的實施方式作進一步地詳細描述。
[0030]本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本發明的其他優點與功效。本發明還可以通過另外不同的【具體實施方式】加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基於不同觀點與應用，在沒有背離本發明的精神下進行各種修飾或改變。
[0031]本發明提供的熱處理裝置200包括熱處理加熱結構100、第二保溫部220、第三保溫部260及外殼230。
[0032]圖2為本發明提供的熱處理裝置中熱處理加熱結構示意圖，圖3為本發明提供的熱處理裝置中熱處理加熱結構爆炸視圖。
[0033]如圖2、圖3所示，本【具體實施方式】提供的熱處理加熱結構100包括第一保溫部101及加熱部102。所述第一保溫部101為中空結構，環繞所述待加熱樣品(附圖中未標示)形成一加熱腔103。所述加熱部102部分嵌入所述第一保溫部101內，與所述第一保溫部101固定在一起，所述加熱部102朝向待加熱樣品的一側裸露，以加熱所述待加熱樣品。作為可選實施方式，第一保溫部101為圓柱形的中空結構，其剖面為圓環形。
[0034]在本【具體實施方式】中，所述待加熱樣品可以為半導體晶圓，所述半導體晶圓通過一晶圓支撐裝置(附圖中未標示)放置於所述加熱腔103中，在所述半導體晶圓與所述加熱腔103間設置一石英管(附圖中未標示)，以保護所述半導體晶圓。
[0035]作為可選實施方式， 所述第一保溫部101為由耐火隔熱材料通過真空成型形成的保溫塊，所述保溫塊經過成型固化後，其表面做硬化處理，使得保溫塊強度較高。在保溫塊成型的同時，將加熱部102置於成型裝置中，所述加熱部102與所述第一保溫部101成型在一起，形成一體成型結構。固化後，所述加熱部102便直接嵌入第一保溫部101內，所述第一保溫部101對加熱部102起到固定支撐的作用。因此，本【具體實施方式】中，所述加熱部102與所述第一保溫部101之間的安裝固定不需要額外的輔助結構。
[0036]圖4為本發明提供的熱處理加熱結構第一保溫部結構示意圖。
[0037]本【具體實施方式】中，如圖3、圖4所示，所述第一保溫部101內壁設置有凹槽104，所述加熱部102即設置於所述凹槽104內，以節省所述加熱腔103的空間，從而使得熱處理加熱結構100小型化。
[0038]作為最佳實施例，所述凹槽104為沿加熱腔103軸向方向的長條形結構，均勻分布在所述第一保溫部101內壁。所述凹槽104的長度略小於第一保溫部101的高度，凹槽104的寬度小於或等於相鄰兩凹槽104之間的間隔。作為可選實施例，所述凹槽104可以在第一保溫部101成型時同時形成，也可以在第一保溫快101成型後再加工形成；所述凹槽104的寬度與相鄰兩凹槽104之間的間隔基本相當。
[0039]圖5為本發明提供的熱處理裝置中熱處理加熱結構的加熱部結構示意圖。
[0040]本【具體實施方式】中，如圖2、圖3及圖5所示，所述加熱部102包括若干個螺旋狀的加熱絲105，所述一個加熱絲105對應一個凹槽104，該包括若干個螺旋狀加熱絲105的加熱部102繞所述加熱腔103 —周，從而實現較佳的加熱效果和較高的熱處理效率。
[0041]本【具體實施方式】中，相鄰的兩加熱絲105通過一連接部106連接，所述連接部106位於靠近第一保溫部101的一側，並嵌入所述第一保溫部101，以將所述加熱部102固定在所述第一保溫部101上。[0042]作為可選實施方式，所述連接部106與所述加熱絲105 —體成型，所述連接部106也為加熱絲，以將所述加熱絲105連接為一整體。因此，所述加熱部102不必每個加熱絲105都通過外部線纜相連，加熱部102最多只需引出兩段連接線與外部線纜相連即可，從而簡化所述加熱部102與外部的連接，使得所述熱處理加熱結構100更加簡單。作為最佳實施例，相鄰的連接部106上下交錯排列，以便於所述加熱部102與第一保溫部101的連接更加穩定。優選地，所述連接部106徑向朝向第一保溫部101突出，以便於所述加熱部102更好地固定在所述第一保溫部101中。
[0043]圖6為本發明提供的熱處理裝置爆炸視圖，圖7為本發明提供的熱處理裝置剖面結構示意圖。
[0044]如圖6、圖7所示，本【具體實施方式】提供的熱處理裝置200包括一個或多個上述熱處理加熱結構100，所述熱處理加熱結構100沿所述加熱腔103軸向依次疊加設置，在本【具體實施方式】中，所述熱處理裝置200包括五個疊加設置的熱處理加熱結構，在本發明其他【具體實施方式】中，所述熱處理裝置200也可以包括其他數量的熱處理加熱結構100疊放組成，例如，二個或四個等。
[0045]圖8為本發明提供的熱處理加熱結構疊加設置示意圖。
[0046]如圖8所示，本【具體實施方式】中，多個熱處理加熱結構100通過簡單的堆積組裝起來，裝配簡單。此外，本【具體實施方式】所採用的熱處理加熱結構100中，將加熱部102嵌入所述第一保溫部101，使得加熱部102與所述第一保溫部101之間的安裝固定不需要額外的輔助結構，簡化了熱處理裝置200的結構，也簡化了熱處理裝置200的成型製作過程，提高了熱處理裝置200的生產效率。每個熱處理加熱結構100的長度可以不相同，根據設計和工藝需求，可製作不同長度的熱處理加熱結構100，工作中對熱處理裝置200中的各熱處理加熱結構100單獨控制，可實現熱處理裝置200工作中的分段控溫，這在製作和裝配上都不會增加難度。
[0047]在本【具體實施方式】中，如圖6、圖7所示，所述熱處理裝置200還包括第二保溫部220及外殼230，所述第二保溫部22`0位於所述熱處理加熱結構100與外殼230之間，圍繞並覆蓋所述熱處理加熱結構100的外壁。在本【具體實施方式】中，所述第二保溫部220為質軟的保溫棉，例如，塞拉毯；所述外殼230為金屬外殼。本【具體實施方式】提供的熱處理裝置中，設置第二保溫部220的優點在於:由於多個熱處理加熱結構100疊加組裝後，在相鄰的兩個熱處理加熱結構100之間會存在安裝縫隙，縫隙會帶來額外的對流熱損失，造成加熱腔103內這一區域熱場的不均勻，本【具體實施方式】通過在所述熱處理加熱結構100與外殼230之間設置第二保溫部220，則可以解決這一問題。此外，由於真空成型的第一保溫部101較硬，直接在疊加設置的熱處理加熱結構100外面安裝與之接觸並覆蓋其外壁的外殼230，很容易對第一保溫部101造成破壞，安裝效果不佳，而通過在所述熱處理加熱結構100與外殼230之間設置第二保溫部220，在進一步提高熱處理質量和效率的同時，還可以改善外殼230的安裝效果，提高熱處理裝置200的安裝質量。
[0048]在本【具體實施方式】中，如圖6、圖7所示，所述熱處理裝置200還包括頂部保溫塊240、頂部金屬環250及底部金屬環(附圖中未標示)。所述頂部保溫塊240設置在熱處理裝置200的頂部並環繞所述熱處理裝置200頂部一周。所述頂部金屬環250設置在頂部保溫塊240外側，所述底部金屬環設置在熱處理裝置200的底部。所述外殼230與所述頂部金屬環250及底部金屬環焊接，以形成熱處理裝置200的外部構件。
[0049]在本【具體實施方式】中，如圖6、圖7所示，所述熱處理裝置200還包括第三保溫部260，所述第三保溫部260置於所述熱處理裝置200的頂部，以實現熱處理裝置200頂部的保溫。所述第三保溫部260包括沿加熱腔103軸向依次設置的保溫層601及保溫蓋板602。所述保溫層601由保溫材料真空成型製作而成，所述保溫層601與所述頂部保溫塊240契合併嵌入至所述頂部保溫塊240內，以封閉所述熱處理裝置200。所述保溫蓋板602與所述熱處理裝置200的外殼230扣合，進一步封閉所述熱處理裝置200。在所述保溫層601與所述保溫蓋板602間設置有一夾層603，所述夾層603為質軟的保溫棉，以便進一步對熱處理裝置200頂部保溫。作為優選實施例，所述夾層603可以與所述保溫蓋板602連接為一體，且所述保溫蓋板602表面光亮，對電磁波具有一定的反射作用，能夠更好的起到保溫作用，提高熱處理效率，降低熱處理裝置的工作能耗。
[0050]本【具體實施方式】中，熱處理裝置200設置第三保溫部260的優點在於，根據熱場的特性，受熱的氣流會上行，較冷的氣流下降，形成對流，熱量會不斷的向上補充，這樣，熱處理裝置200頂部會不斷的有熱量補充過來，如果頂部保溫性較差，就會有大量的熱量從這裡散失掉，影響控溫效果，同時加大了熱處理裝置200的能耗。為解決這一問題，本【具體實施方式】在熱處理裝置200的頂部設置第三保溫部260，用來實現熱處理裝置200頂部的保溫。
[0051]在本【具體實施方式】中，在所述熱處理裝置200的頂部還設置有一吊裝結構(附圖中未標示)。所述吊裝結構置於所述頂部金屬環250上，並穿過所述保溫蓋板602，可用於安裝固定保溫蓋板602，同時也可用於熱處理裝置200的吊裝搬運。
[0052]本【具體實施方式】提供的熱處理裝置200中，所採用的熱處理加熱結構100將所述加熱部102嵌入所述第一保溫部101，使得所述加熱部102與所述第一保溫部101之間的安裝固定不需要額外的輔助結構，簡化了該熱處理加熱結構100 ;而使用該加熱結構100的熱處理裝置200，包括置於內層`的第一保溫部101、置於外層的第二保溫部220、以及置於頂部的第三保溫部260，具有全方位的良好保溫性能，且該熱處理裝置200包括多個熱處理加熱結構100，在簡化熱處理裝置200成型製作過程、提高熱處理裝置生產效率的同時，還可通過對各熱處理加熱結構100的分別控制實現分段控溫，提高了熱處理裝置200的熱處理質量和效率。
[0053]上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及範疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術領域】中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發明的權利要求所涵蓋。
【權利要求】
1.一種熱處理裝置，其特徵在於，包括熱處理加熱結構、第二保溫部、第三保溫部及外殼，其中: 所述熱處理結構包括第一保溫部及加熱部，所述第一保溫部為空心結構，環繞待加熱樣品形成一加熱腔，其特徵在於，所述加熱部部分嵌入所述第一保溫部內並與之固定，所述加熱部朝向待加熱樣品的一側裸露，以加熱所述待加熱樣品；該熱處理裝置中，所述熱處理加熱結構為一個或多個，沿所述加熱腔軸向依次疊加放置； 所述第二保溫部環繞所述疊加放置的熱處理加熱結構並覆蓋其外表面； 所述第三保溫部置於所述熱處理裝置的頂部，以實現熱處理裝置頂部的保溫； 所述外殼環繞所述第二保溫部並覆蓋其外表面。
2.根據權利要求1所述的熱處理裝置，其特徵在於，所述第三保溫部包括沿加熱腔軸向依次設置的保溫層、夾層及保溫蓋板，所述保溫蓋板與所述熱處理裝置的外殼扣合。
3.根據權利要求1所述的熱處理裝置，其特徵在於，所述第一保溫部為真空成型的保溫塊，所述第一保溫部與所述加熱部一體成型。
4.根據權利要求1所述的熱處理裝置，其特徵在於，所述第一保溫部內壁設置有若干凹槽，所述加熱部設置於所述凹槽內。
5.根據權利要求4所述的熱處理裝置，其特徵在於，所述凹槽為沿所述加熱腔軸向方向的長條形結構，均勻分布在所述第一保溫部內壁。
6.根據權利要求5所述的熱處理裝置，其特徵在於，所述凹槽長度小於所述第一保溫部長度，所述凹槽寬度小於或等於相鄰兩凹槽之間的間距。
7.根據權利要求4或5或6所述的熱處理裝置，其特徵在於，所述加熱部包括若干螺旋狀的加熱絲，所述加熱絲置於所述凹槽內。
8.根據權利要求7所述的熱處理裝置，其特徵在於，相鄰的加熱絲通過連接部連接在一起，所述連接部嵌入所述第一保溫部，以將所述加熱部固定在所述第一保溫部上。
9.根據權利要求8所述的熱處理裝置，其特徵在於，所述連接部與所述加熱絲材質相同。
10.根據權利要求8或9所述的熱處理裝置，其特徵在於，所述連接部位於所述加熱絲兩端，且相鄰的連接部交錯的位於所述加熱絲的上下兩端。
11.根據權利要求2所述的熱處理裝置，其特徵在於，還包括頂部保溫塊、頂部金屬環及底部金屬環，其中: 所述頂部保溫塊置於所述熱處理裝置的頂部，其環繞熱處理裝置頂部一周，所述第三保溫部的保溫層契合嵌入於所述頂部保溫塊內； 所述頂部金屬環置於所述頂部保溫塊外側； 所述底部金屬環置於所述熱處理裝置底部； 所述頂部金屬環、底部金屬環均與所述外殼連接在一起。
12.根據權利要求2所述的熱處理裝置，其特徵在於，所述第二保溫部和所述夾層均為質軟的保溫棉。
13.根據權利要求11所述的熱處理裝置，其特徵在於，還包括一設置在熱處理裝置頂部的吊裝結構，所述吊裝結構置於所述頂部金屬環上，並穿過所述保溫蓋板。
【文檔編號】C30B33/02GK103774238SQ201410058399
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年2月20日 優先權日:2014年2月20日
【發明者】孫少東, 周厲穎, 王艾 申請人:北京七星華創電子股份有限公司