一种用于硅基多晶硅膜生长过程中的石英弥散管连接装置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于硅基多晶硅膜生长过程中的石英弥散管连接装置和方法。
背景技术
随着国内集成电路产业的迅速发展，硅衬底材料的需求量也越来越大，质量要求越来越严格，特别是在硅衬底材料正表面做IC器件需要形成一个洁净区，为了达到这个目的，引入了吸杂工艺，传统的工艺分为内吸杂和外吸杂两种，但是此两种方法都不好控制，随着人们对吸杂不断研究，最后发明了增强型吸杂，即在硅衬底材料的背面生长一层多晶硅，这样当两种热胀冷缩系数的不同物质联在一起，通常由于热胀冷缩系数的不同两种材料的表面都会受到一定应力的作用。按照晶体内部的缺陷的形成机理，晶体内部的缺陷将向应力富集的区域集中，以缓解降低应力场，缺陷集中的结果是硅片表面的缺陷向硅片的背面集中，在晶体缺陷发生变化的同时硅衬底材料的氧原子和金属也会像晶体外的气相扩散，由于硅片的表面的氧原子和金属最容易扩散到硅片所在的环境的气相中去，硅片的表面层将出现洁净区，从而达到吸杂的目的。
综上，晶圆多晶硅吸杂效果较好，引进多晶吸杂工艺的同时，多晶的生长也成为一个不断研究的课题。在多晶生长过程中，石英腔体和导气弥散管为主要装置，占据成本80％以上，但是由于导气弥散管比较细，一般为10mm的石英管制成，同时存在90度L型存在，L型部分中一部分在高温区域，一部分在常温侧连接气体输送部分，两部分之间的温差在600-700度左右，造成应力较大，极其容易断裂，使用寿命只有50-60炉，造成成本增加。另外由于石英弥散管材质原因，安装过程中无法进行定位，导致弥散管在生长腔体内每次位置不一致，导致工艺不稳定，对稳定生产造成极大影响，同时安装时间也会加长，同样影响生产效率。
发明内容
针对以上问题，本发明的目的在于提供一种硅基多晶硅膜生长过程中石英弥散管连接装置，以延长弥散管使用寿命，提高工作效率。
本发明的另一目的在于提供一种所述石英弥散管连接装置的连接方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于硅基多晶硅膜生长过程中的石英弥散管连接装置，该装置包括：石英弥散管、对接部件、工艺气体输送管、气体连接变径口、定位块；其中，工艺气体输送管呈L形，其一端通过对接部件与石英弥散管连接，另一端通过气体连接变径口与外部工艺气体管道连接；定位块通过定位螺丝将工艺气体输送管定位在法兰上。
在本发明中，所述对接部件为不锈钢材质，该对接部件在靠近工艺气体输送管一端为圆筒形，在靠近石英弥散管一端为径向截面呈半圆形的弧形，该弧形部分沿轴向的高度为5.8-7.8mm，长度为半圆，作用是与弥散管对接配合定位。
在本发明中，该对接部件的外部直径为8.5-9.5mm，内部直径为5.4-6.4mm，厚度为2.6-3.1mm。
在本发明中，所述工艺气体输送管的内部直径为5.6-7.6mm，厚度为1.5-3.5mm。
在本发明中，所述石英弥散管与工艺气体输送管的管径公差为+0.2-0.3mm，公差过小会造成由于二者膨胀系数差异高温碎裂，太大会造成工艺气体泄漏。
在本发明中，所述工艺气体输送管的夹角为88-89度。
一种使用上述装置在硅基多晶硅膜生长过程中连接石英弥散管的方法，包括以下步骤：
1)将所述装置安装在硅基多晶硅膜生长设备中，带有石英连接部件端置于高温生长腔体内，气体连接端置于低温炉体外侧，将石英弥散管与L头按形连接在一起，调整定位块定位好位置，锁死定位块；
2)连接好工艺气体；
3)按工艺条件进行生长，测试质量参数，记录生长炉数。
本发明的优点在于：
通过本装置硅基多晶硅膜生长可以延长弥散管使用寿命，提高工作效率；通过使用本方法可以使弥散管使用寿命延长50％以上，生长成本降低30％以上。本方法不仅可以用于硅基多晶硅膜生长设备，所有用弥散管的CVD过程例如SiO2、Si3N4、MOCVD均可应用本方法。
附图说明
图1为本发明的石英弥散管连接装置的主视图。
图2为本发明的石英弥散管连接装置的右视图。
图3为本发明的石英弥散管连接装置俯视图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例对本发明做进一步说明，但并不意味着对本发明保护范围的限制。
如图1所示，本发明的石英弥散管连接装置包括：石英弥散管1、对接部件2、工艺气体输送管3、气体连接变径口4、定位块5；其中，工艺气体输送管3呈L形，其一端通过对接部件2与石英弥散管1连接，另一端通过气体连接变径口4与外部工艺气体管道连接；定位块5通过定位螺丝6将工艺气体输送管定位在法兰7上。对接部件2为不锈钢材质，该对接部件2在靠近工艺气体输送管3一端为圆筒形，在靠近石英弥散管1一端为径向截面呈半圆形的弧形部分8，该弧形部分8沿轴向的高度为5.8-7.8mm，长度为半圆，作用是与弥散管对接配合定位。该对接部件2的外部直径为8.5-9.5mm，内部直径为5.4-6.4mm，厚度为2.6-3.1mm。工艺气体输送管3的内部直径为5.6-7.6mm，厚度为1.5-3.5mm。石英弥散管与工艺气体输送管的管径公差为+0.2-0.3mm，公差过小会造成由于二者膨胀系数差异高温碎裂，太大会造成工艺气体泄漏。工艺气体输送管的夹角9的大小为88-89度。气体连接变径口4为可变尺寸，根据外部工艺气体管道接口可变化。
使用该石英弥散管连接装置生长硅基多晶硅膜时，将该装置安装在硅基多晶硅膜生长设备中，将石英弥散管及该侧的工艺气体输送管置于高温生长腔体内，外部工艺气体管道及该侧的工艺气体输送管置于低温炉体外侧，将石英弥散管与工艺气体输送管通过对接部件连接在一起，调整定位块定位好位置，通过定位螺丝将其定位在法兰上；连接好工艺气体；按工艺条件进行生长，测试质量参数，记录生长炉数。
以下实施例中所使用的石英弥散管连接装置中，对接部件的弧形部分沿轴向的高度为9mm，内部直径为6mm，厚度为2.7mm。工艺气体输送管的内部直径为6.4mm，厚度为2mm。石英弥散管与工艺气体输送管的管径公差为0.2mm。工艺气体输送管的夹角为88度。
实施例1
将石英弥散管连接装置安装在6英寸水平硅基多晶硅膜生长设备中，按工艺条件进行生产，连续更换3次进行使用，更换后生产稳定，重复性好，第一次连续生产131炉，第二次连续生产125炉，第三次连续生产139炉，优于传统弥散管使用寿命50-60炉。
实施例2
将石英弥散管连接装置安装在8英寸立式硅基多晶硅膜生长设备中，按工艺条件进行生产，连续更换3次进行使用，更换后生产稳定，重复性好，第一次连续生产128炉，第二次连续生产130炉，第三次连续生产134炉，优于传统弥散管使用寿命50-60炉。
