一种用于外延反应炉的灯座及辅助拆装工具的制作方法

1.本发明实施例涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种用于外延反应炉的灯座及辅助拆装工具。


背景技术：

2.气相外延工艺(vapour phase epitaxy)是一种常见的外延生长技术，其能够实现在抛光晶圆衬底上生长出与抛光晶圆衬底的导电类型、电阻率和结构都不同，且厚度和电阻率可控，能够满足多种不同要求的外延层，能够极大地提高器件设计的灵活性和性能，在各种半导体功能器件领域具有广泛的应用前景。具体来说，外延生产工艺一般是利用化学气相沉积的方法，将高温密闭外延反应腔室内的硅源气体注入抛光晶圆表面，在抛光晶圆上表面沉积生长一层外延层，从而制造出来的晶圆被称为外延晶圆。相比抛光晶圆，外延晶圆具有表面缺陷少，并且能够控制外延层厚度与电阻率等优势。
3.随着半导体行业技术的高速发展，对外延晶圆的平坦度和厚度均一性的要求也越来越高，均匀的温度场和准确的控温是保证外延晶圆平坦度，控制滑移位错的最重要因素。其中，灯模块作为外延反应腔室的加热装置，是否均匀排列是影响温度场均匀分布最关键因素。
4.但是，现有的灯座结构设计使得在每次拆装后无法复原到原始理想位置，从而造成卤素灯无法均匀分布，影响温度场的均一性。另一方面，在现有灯模块预防性维护(preventive maintenance，pm)过程中，由于灯模块中包含的卤素灯数量多，因此灯模块拆装操作空间狭小，作业人员拆装时受力困难，导致拆装灯模块时费时费力。因作业人员在拆装时受力困难导致在pm作业中容易造成卤素灯磕碰损坏，灯座连接线断裂，或者反光板划伤等问题，从而增加额外的零部件更换成本以及延长pm作业时间。其次，由于现有拆装过程中对灯座进行了拆卸后，重新安装灯座后位置发生了偏移进而还需要对其进行位置校准，每次校准需消耗大量时间，从而影响设备稼动率。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明实施例期望提供一种用于外延反应炉的灯座及辅助拆装工具；能够有效解决卤素灯安装位置偏移的问题，保证了卤素灯的分布均匀，提高了反应腔室温度场的均一性，从而改善了外延晶圆厚度的均一性和平坦度品质。同时，缩短了pm时间，提高了设备稼动率。
6.本发明实施例的技术方案是这样实现的：
7.第一方面，本发明实施例提供了一种用于外延反应炉的灯座，所述灯座包括左灯座和右灯座；其中，
8.所述左灯座和所述右灯座的下方通过铰链连接在一起；
9.所述左灯座上方设置有卡槽，所述右灯座的上方设置有与所述卡槽相适配的卡钩，以当所述卡钩拨插至所述卡槽时所述右灯座和所述左灯座合并在一起；以及，当所述卡
钩拨出所述卡槽时所述右灯座和所述左灯座分开。
10.第二方面，本发明实施例提供了一种辅助拆装工具，所述辅助拆装工具用于辅助拆装如第一方面所述的用于外延反应炉的灯座，所述辅助拆装工具包括：
11.通过销轴铰接的第一钳柄和第二钳柄；
12.能相互夹合及分离的两个钳头，所述两个钳头通过转向轴分别设置于所述第一钳柄和所述第二钳柄的前端；
13.设置于所述第一钳柄和所述第二钳柄末端的手把。
14.本发明实施例提供了一种用于外延反应炉的灯座及辅助拆装工具；利用铰链将左灯座和右灯座下方连接在一起，在安装卤素灯后用卡钩拨插至卡槽中以使左灯座和右灯座合并，在拆卸卤素灯时只需向上抬起卡钩以使得左灯座和右灯座分开。在pm过程中不再需要额外拆除灯座，避免了灯座位置因拆装而导致的偏移现象，保证了卤素灯的均匀分布，从而保证了外延反应炉工艺腔室温度场的均一性，进而提高外延晶圆的厚度均一性和平坦度水平。同时，也能够将原有pm流程中校准步骤移除，极大的缩短了pm时间。
附图说明
15.图1为本发明实施例提供的常规的外延生长装置的结构示意图；
16.图2为本发明实施例提供的灯模块的拆卸过程示意图；
17.图3为本发明实施例提供的将卤素灯从灯座上拆装的示意图；
18.图4为本发明实施例提供的常规技术中卤素灯安装后的校准工具示意图；
19.图5为本发明实施例提供的一种用于外延反应炉的灯座示意图，其中左灯座和右灯座呈合并状态；
20.图6为本发明实施例提供的一种用于外延反应炉的灯座示意图，其中左灯座和右灯座呈打开状态；
21.图7为本发明实施例提供的安装有卤素灯后的灯座的主视图；
22.图8为本发明实施例提供的一种辅助拆装工具示意图。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
24.参见图1，其示出了常规的外延生长装置1，该外延生长装置1具体包括：
25.基座10，用于承载抛光晶圆w；
26.基座支撑架20，用于支撑基座10并在外延生长期间驱动基座10以设定角速度绕中心轴线x旋转；其中，在基座10的旋转过程中，抛光晶圆w随基座10一起绕中心轴线x旋转。也就是说，抛光晶圆w相对于基座10是保持静止的，由此，需要基座10的径向边缘与相邻部件10a之间具有较小的间隙g，通常相邻部件10a为预热环，用于将热控制区域扩展到抛光晶圆w边缘之外同时对即将达到抛光晶圆w边缘的反应气体进行预热；需要说明的是，上述的反应气体包括硅源气体、载气如h2、掺杂剂气体等；
27.石英钟罩30，包括上部石英钟罩30a和下部石英钟罩30b；其中，上部石英钟罩30a和下部石英钟罩30b一起围闭出将基座10以及基座支撑架20容纳于其中的反应腔室rc；其
中，基座10将反应腔室rc分隔成上反应腔室rc1和下反应腔室rc2，抛光晶圆w放置在上反应腔室rc1中。通常，上反应腔室rc1中的气压略大于下反应腔室rc2中的气压使得上反应腔室rc1中的反应气体会经由间隙g进入到下反应腔室rc2中；
28.进气口40，用于向上反应腔室rc1中输送反应气体，以便通过硅源气体与h2反应生成硅原子并沉积在抛光晶圆w上以在抛光晶圆w上生长一层外延层，同时通过掺杂剂气体对外延层进行掺杂以获得所需的电阻率；
29.进气盖50，该进气盖50设置在进气口40处，在外延生长过程中反应气体从反应腔室rc一侧的进气盖50进入反应腔室rc；
30.排气口60，用于将反应腔室rc内部的反应尾气排出反应腔室rc；
31.多个卤素灯70，该多个卤素灯70设置在上部石英钟罩30a和下部石英钟罩30b的外围并用于透过上部石英钟罩30a和下部石英钟罩30b在反应腔室rc中提供用于化学气相外延沉积反应的高温环境；
32.用于组装外延生长装置1的各个元件的安装部件80。
33.需要说明的是，在常规的外延生长装置1中的灯模块中共设置有76个卤素灯70，为了能够均匀调控反应腔室rc内部的温度场，整个灯模块共分为4个加热区，包括顶部灯模块和底部灯模块，其中顶部灯模块又分为顶部外区模块和顶部内区模块，其中，顶部外区模块设置有12个卤素灯，顶部内区模块设置有20个卤素灯。类似地，底部灯模块分为底部外区模块和底部内区模块，其中，底部外区模块设置有32个卤素灯，底部内区模块设置有12个卤素灯。
34.需要说明的是，灯模块的结构从外到内依次为：保护卤素灯灯组的顶部盖板，高温计保护罩，均匀反射灯热量的反光板，空气挡板，冷却盘，灯座保护罩，灯座；其中，卤素灯70呈圆环状均匀排列。参见图2，其示出了灯模块的拆卸过程，首先，作业人员需要拆除灯模块的顶部盖板21；再拆除高温计保护罩22；进而对外圆角螺柱23进行拆除；然后拆除安装于灯模块内部的加热保护罩24；接下来作业人员会拆除冷却盘25周围的四周螺柱26；并依次拆除空气挡板27和冷却盘25；之后即可拆除反光板28；再下来作业人员将灯座保护罩29进行拆除后即能够对每个卤素灯70对应灯座的固定螺丝30进行拆除以便于对灯座进行拆除，这样就完成了整个灯模块的拆卸。
35.当灯座的固定螺丝30拆除后，即可将灯座进行拆除进而将卤素灯70从灯座上进行拆卸。如图3所示，其示出了将卤素灯70从灯座3a上拆装的示意图，由图3可以看出，作业人员通过将卤素灯70沿着设定的轴线方向上拉或下插即可完成卤素灯的拆装。但是，由于灯模块组装后维护空间狭小，同时灯座底部可受力接触面积有限，当作业人员的手部接触到卤素灯前部透明区域时会对卤素灯70的透明区域造成污染，进而影响到卤素灯70的透光性和热场分布。因此，在卤素灯70的拆卸和安装时作业人员受力困难，因受力困难在pm作业中存在潜在风险，容易出现卤素灯磕碰损坏，灯座连接线断裂，反光板划伤等问题，从而导致额外的部件更换成本，同时造成灯模块的pm时间延长。
36.另一方面，图4为常规技术中卤素灯70安装后的校准工具4，通过使用该校准工具4，调整每个卤素灯70对应灯座3a底部的固定螺丝30以确保每个卤素灯70之间分布均匀。因卤素灯70数量繁多，且仅能通过调节固定螺丝30的方式来微调灯座3a的固定位置，校准时间冗长且因作业人员水平不一导致无法确保每个卤素灯70的位置均能够校准均匀。同时校
准工具4直接接触卤素灯的透明区域，存在污染卤素灯透光性的风险。
37.基于上述的拆装过程，本发明实施例期望提供一种用于外延反应炉的灯座，能够在pm过程中不再需要额外拆除灯座，避免了灯座位置因拆装而导致的偏移现象。参见图5至图7，其示出了本发明实施例提供的一种用于外延反应炉的灯座3，所述灯座3包括左灯座31和右灯座32；其中，
38.所述左灯座31和所述右灯座32的下方通过铰链33连接在一起；
39.所述左灯座31上方设置有卡槽311，所述右灯座32的上方设置有与所述卡槽311相适配的卡钩321，以当所述卡钩321拨插至所述卡槽311时所述右灯座32和所述左灯座31合并在一起，具体如图5所示；以及，如图6所示，当所述卡钩321拨出所述卡槽311时所述右灯座32和所述左灯座31分开。
40.可以理解地，对于图5所示的灯座，利用铰链将左灯座31和右灯座32下方连接在一起，在安装卤素灯70后用卡钩321拨插至卡槽311中以使左灯座31和右灯座32合并以完成卤素灯70的安装，在拆卸卤素灯70时只需向上抬起卡钩321以使得左灯座31和右灯座32分开，即可将达到使用寿命的卤素灯70拆除。通过采用图5所示的灯座3，在pm过程中不再需要额外拆除灯座，避免了灯座位置因拆装而导致的偏移现象，保证了卤素灯的均匀分布，从而保证了外延反应炉工艺腔室温度场的均一性，进而提高外延晶圆的厚度均一性和平坦度水平。同时，也能够将原有pm流程中校准步骤移除，极大的缩短了pm时间，具体来说，将pm时间由现有的8小时左右缩短至2小时，极大的提高了设备稼动率。
41.需要说明的是，在本发明实施例中，如图6所示，所述卡钩321的一端固定地设置于所述右灯座32上，且所述卡钩321能够绕着固定端摆动。
42.可以理解地，在本发明实施例的具体实施过程中，如图7所示，其示出了安装有卤素灯70后的灯座3的主视图。由图7可以看出，左灯座31可以通过卡扣71固定地设置于设备上，仅通过右灯座32的打开或合拢来实现卤素灯70的安装或拆卸过程。
43.此外，由于灯模块中空间的限制，在本发明实施例中如图7和图8所示，所述灯座3中还包括限位板34，所述限位板34从所述左灯座31的下方延伸至所述右灯座32的下方，用于在所述左灯座31和所述右灯座32分开的过程中限制所述右灯座32的摆动位置。需要说明的是，限位板34的尺寸根据右灯座32的摆动角度大小而定，本发明实施例不做具体限定。
44.另一方面，为了便于拆装灯座3，如图8所示，本发明实施例还提供了一种辅助拆装工具8，所述辅助拆装工具用于辅助拆装前述技术方案所述的用于外延反应炉的灯座3，所述辅助拆装工具8包括：
45.通过销轴81铰接的第一钳柄82和第二钳柄83；
46.能相互夹合及分离的两个钳头84，所述两个钳头84通过转向轴85分别设置于所述第一钳柄82和所述第二钳柄83的前端；
47.设置于所述第一钳柄82和所述第二钳柄83末端的手把86。
48.需要说明的是，在本发明实施例中两个钳头84通过转向轴85活动式地设置于第一钳柄82和第二钳柄83的前端，从图8可以看出，转向轴85设置于钳头84的中间部位，以便于在夹持灯座3时受力方向一直保持与卤素灯70的方向一致。再者，在本发明实施例中，在钳头84损坏后可以只更换钳头，减少了工具维护成本。
49.可以理解地，为了在拆装灯座3的过程中便于施力，在本发明实施例中，如图8所
示，所述第一钳柄82和所述第二钳柄83分别包括前钳柄82a和后钳柄82b，所述前钳柄82a和所述后钳柄82b的长度比例为1：3～1：5。
50.此外，为了能够使得钳头84的大小与灯座3的大小相匹配，所述钳头84形状设置为方形平板状，其尺寸为2～6cm，具体的尺寸大小可根据灯座3的实际尺寸确定。
51.在一些可能的实施方式中，所述第一钳柄82、所述第二钳柄83及所述两个钳头84的材质均为sus304。同时，为了在拆装的过程中不对灯座3造成磨损，在本发明实施例中，所述两个钳头84表面设置有聚氯乙烯(polyvinyl chloride，pvc)或聚酯纤维材质的包裹层，在辅助拆装灯座的过程中，所述包裹层与所述灯座3接触。
52.为了便于作业人员手握辅助拆装工具8，在具体实施过程中将手把86进行加粗设置，同时在一些可能的实施方式中，所述手把的材质为硅胶或聚酯纤维。
53.需要说明的是：本发明实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。
54.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。