專利名稱：溫度緩沖裝置及爐管系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路制造領(lǐng)域，特別涉及一種溫度緩沖裝置及爐管系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在集成電路制造過(guò)程中，生成二氧化硅 層是一項(xiàng)不可缺少的步驟。一個(gè)常用方法為借助消耗硅基底以反應(yīng)形成二氧化硅層。上述方法可以有如下反應(yīng)Si(s)+2H20(g) — SiO2 (s)+2 (g)，業(yè)內(nèi)稱之為濕法氧化工藝。通常該工藝過(guò)程是在常壓爐管(AP furnace)系統(tǒng)中進(jìn)行。現(xiàn)有的常壓爐管系統(tǒng)包括一打火器和一反應(yīng)腔，作為反應(yīng)氣體的水蒸氣在打火器處由氫氣(H2)和氧氣(O2)反應(yīng)制得。然而，打火器所產(chǎn)生的水蒸氣溫度范圍是固定的，不同的廠商提供的設(shè)備其溫度在800°C、00°C之間浮動(dòng)，且該范圍由于設(shè)備本身的限定不能夠修改。這就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)很嚴(yán)重的問(wèn)題，對(duì)于不同的工藝過(guò)程，在濕法氧化時(shí)所需要的水蒸氣溫度將會(huì)與打火器提供的溫度相差較大，這種較大的溫度差別雖然也能夠使得反應(yīng)進(jìn)行，但其必然會(huì)影響反應(yīng)過(guò)程，造成不必要的麻煩。比如在需要的水蒸氣溫度為650°C，但打火器生成的水蒸氣在900°C，那么當(dāng)900°C的水蒸氣進(jìn)入反應(yīng)腔中，高溫水蒸氣將在硅基底表面發(fā)生非常激烈的反應(yīng)，這將產(chǎn)生超出所需要的平均厚度的氧化層，并且由于反應(yīng)激烈且生成的氧化層過(guò)厚，還將極大的破壞晶圓表面的平整度，甚至造成每片晶圓的平整度都相差較大，這在大規(guī)模生產(chǎn)中是極為不利的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種溫度緩沖裝置，以改進(jìn)現(xiàn)有爐管系統(tǒng)中不能夠得到具有較為理想的溫度的水蒸氣的狀況，從而提高產(chǎn)品的質(zhì)量。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種溫度緩沖裝置，包括一耐高溫的管道、一溫度調(diào)控裝置及一溫度監(jiān)測(cè)器；其中，所述溫度調(diào)控裝置緊靠并包圍所述管道，所述溫度監(jiān)測(cè)器的探測(cè)部分位于所述管道內(nèi)。進(jìn)一步的，對(duì)于所述的溫度緩沖裝置，所述管道的材料為石英、白云石等耐高溫材料。進(jìn)一步的，對(duì)于所述的溫度緩沖裝置，所述管道的形狀為蛇形。進(jìn)一步的，對(duì)于所述的溫度緩沖裝置，所述管道的形狀為螺旋形。進(jìn)一步的，對(duì)于所述的溫度緩沖裝置，所述管道的容積為8X 10_3nTlm3。進(jìn)一步的，對(duì)于所述的溫度緩沖裝置，所述溫度調(diào)控裝置為冷卻裝置。進(jìn)一步的，對(duì)于所述的溫度緩沖裝置，所述冷卻裝置為水冷系統(tǒng)。進(jìn)一步的，對(duì)于所述的溫度緩沖裝置，所述冷卻裝置為風(fēng)冷系統(tǒng)。進(jìn)一步的，對(duì)于所述的溫度緩沖裝置，所述溫度調(diào)控裝置為加熱裝置。
進(jìn)一步的，對(duì)于所述的溫度緩沖裝置，所述加熱裝置為電熱系統(tǒng)。進(jìn)一步的，對(duì)于所述的溫度緩沖裝置，所述溫度監(jiān)測(cè)器包括一熱電偶。本發(fā)明提供一種常壓爐管系統(tǒng)，包括一如上所述的溫度緩沖裝置；一打火器；及一反應(yīng)腔；其中，所述打火器的出口與所述管道的一端相連，所述管道的另一端與所述反應(yīng)腔的氣體入口相連。
本發(fā)明提供的溫度緩沖裝置及爐管系統(tǒng)中，通過(guò)一個(gè)能夠調(diào)控水蒸氣溫度的溫度調(diào)控裝置，將水蒸氣的溫度盡可能地靠近或達(dá)到所需要的溫度，使得反應(yīng)腔內(nèi)的反應(yīng)狀況可以得到控制，避免了現(xiàn)有技術(shù)中溫度差異較大而無(wú)法有效控制反應(yīng)，即避免了產(chǎn)生二氧化硅層時(shí)厚度過(guò)厚，平整度較差等問(wèn)題，從而提高了形成的二氧化硅層厚度的準(zhǔn)確性和平整度，也能夠保證晶圓之間的平整度差異較小，大大地提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例的溫度緩沖裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例的常壓爐管系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明溫度緩沖裝置和爐管系統(tǒng)作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。根據(jù)下面說(shuō)明和權(quán)利要求書(shū)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說(shuō)明的是，附圖均采用非常簡(jiǎn)化的形式，僅用以方便、明晰地輔助說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的目的。請(qǐng)參考圖1，一種溫度緩沖裝置1，包括一耐高溫的管道2、一溫度調(diào)控裝置3及一溫度監(jiān)測(cè)器4 ;其中，所述溫度調(diào)控裝置3緊靠并包圍所述管道2，所述溫度監(jiān)測(cè)器4的探測(cè)部分位于所述管道2內(nèi)，所述管道2、溫度調(diào)控裝置3及溫度監(jiān)測(cè)器可置于一可封閉的結(jié)構(gòu)5中，以方便搬運(yùn)，并滿足生產(chǎn)工廠所需要的6S要求。由于所述溫度緩沖裝置I通入的氣體溫度較高，所述管道2的材料需要為耐高溫材料，可以為石英、白云石等耐高溫性能較佳的材料。所述管道2的容積為8X10_3nTlm3，優(yōu)選的，所述管道2的容積為I. 25X 10__2m3，以使得熱量能有較好的得到處理。另一方面，從節(jié)省空間和利于熱量處理的角度出發(fā)，所述管道2的形狀優(yōu)選為蛇形，螺旋形等，本實(shí)施例為蛇形，在容積較小的情況下，也可以設(shè)計(jì)成一條直的細(xì)長(zhǎng)管道。在本實(shí)施例中，所述溫度調(diào)控裝置3為冷卻裝置。即可使得進(jìn)入管道2內(nèi)的氣體冷卻。這將在所需要的反應(yīng)氣體溫度低于氣體發(fā)生裝置(如打火器)產(chǎn)生的氣體溫度時(shí)使用，使得氣體發(fā)生裝置產(chǎn)生的氣體的溫度盡可能地降低以靠近或達(dá)到反應(yīng)所需要的溫度。在溫度調(diào)控裝置3為冷卻裝置時(shí)，具體的，可選用現(xiàn)有的水冷系統(tǒng)，也可以選用風(fēng)冷系統(tǒng)等。在其他實(shí)施例中，所述溫度調(diào)控裝置3可以為加熱裝置。如電熱系統(tǒng)等。即可使得進(jìn)入管道2內(nèi)的氣體升溫。這將在所需要的反應(yīng)氣體溫度高于氣體發(fā)生裝置(如打火器)產(chǎn)生的氣體溫度時(shí)使用，使得氣體發(fā)生裝置產(chǎn)生的氣體的溫度盡可能地接近或達(dá)到反應(yīng)所需要的溫度。這將提高反應(yīng)時(shí)的速度，以避免由于氣體溫度較低而反應(yīng)過(guò)慢的問(wèn)題，從而提高了效率。所述溫度監(jiān)測(cè)器4包括一溫度探測(cè)部分和一顯示屏，所述溫度探測(cè)部分可以為熱電偶，其位于管道2內(nèi)，以較為靈敏地探測(cè)出管道2內(nèi)氣體的溫度，并通過(guò)顯示屏顯示，從而借此控制溫度調(diào)控裝置3對(duì)管道2內(nèi)氣體溫度的影響程度。在其他實(shí)施例中，所述溫度監(jiān)測(cè)器4還可以包括與度調(diào)控裝置3相連接的導(dǎo)線及一控制面板?？刂泼姘蹇梢暂斎霘怏w發(fā)生裝置產(chǎn)生的氣體溫度應(yīng)當(dāng)被處理到的數(shù)值或范圍，并能夠結(jié)合顯示屏顯示出的管道2內(nèi)的氣體溫度進(jìn)行分析，將其所得到的分析結(jié)果反饋給溫度調(diào)控裝置3，進(jìn)而溫度調(diào)控裝置3將有目的性的改變其提供的制冷效果或加熱效果，如增強(qiáng)制冷效果或降低制冷效果等，達(dá)到自動(dòng)控制溫度調(diào)控裝置3對(duì)管道2內(nèi)氣體溫度的影響的目的。請(qǐng)參考圖2，本發(fā)明實(shí)施例提供一種爐管系統(tǒng)，具體的，可以為常壓爐管系統(tǒng)，用于 形成二氧化硅層，包括一如上所述的溫度緩沖裝置I ;一打火器6 ;及一反應(yīng)腔7 ;其中，所述打火器6與所述溫度緩沖裝置I的一端通過(guò)一閥門(mén)8相連，所述溫度緩沖裝置I的另一端與所述反應(yīng)腔7通過(guò)另一閥門(mén)8相連。即在打火器6所產(chǎn)生的水蒸氣有著高于與硅基底進(jìn)行反應(yīng)時(shí)所需要的溫度，則水蒸氣通入溫度緩沖裝置I后，經(jīng)如上所述的溫度降低的方式(采用水冷系統(tǒng)并結(jié)合溫度監(jiān)控器的反饋以降低溫度)將水蒸氣的溫度限制在一個(gè)更優(yōu)的范圍(如反應(yīng)腔7中需要的反應(yīng)氣體溫度為650°C，而打火器6產(chǎn)生的水蒸氣溫度為900°C，經(jīng)本發(fā)明的溫度緩沖裝置I處理后達(dá)到水蒸氣溫度為700°C)，之后使得水蒸氣進(jìn)入反應(yīng)腔7內(nèi)，所述反應(yīng)腔7內(nèi)載入待處理晶圓。如此便可有效的控制二氧化硅層的形成，避免過(guò)厚和晶圓整體的不平整。本發(fā)明所提供的溫度緩沖裝置不限于使用在爐管系統(tǒng)中，也不限于對(duì)水蒸氣的處理和二氧化硅層的形成，所有的所產(chǎn)生的氣體具有的溫度與在反應(yīng)腔內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)時(shí)需要的溫度不相同時(shí)皆可使用本裝置，以達(dá)到優(yōu)化反應(yīng)氣體的溫度(升高或降低)的目的，從而使得所需反應(yīng)更加順利、有效、可控的進(jìn)行。綜上所述，本發(fā)明提供的溫度緩沖裝置及爐管系統(tǒng)中，通過(guò)一個(gè)能夠調(diào)控水蒸氣溫度的溫度調(diào)控裝置，將水蒸氣的溫度盡可能地靠近或達(dá)到所需要的溫度，使得反應(yīng)腔內(nèi)的反應(yīng)狀況可以得到控制，避免了現(xiàn)有技術(shù)中溫度差異較大而無(wú)法有效控制反應(yīng)，即避免了產(chǎn)生二氧化硅層時(shí)厚度過(guò)厚，平整度較差等問(wèn)題，從而提高了形成的二氧化硅層厚度的準(zhǔn)確性和平整度，也能夠保證晶圓之間的平整度差異較小，大大的提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包括這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種溫度緩沖裝置，其特征在于，包括 一管道、一溫度調(diào)控裝置及一溫度監(jiān)測(cè)器； 其中，所述溫度調(diào)控裝置緊靠并包圍所述管道，所述溫度監(jiān)測(cè)器的探測(cè)部分位于所述管道內(nèi)。
2.如權(quán)利要求I所述的溫度緩沖裝置，其特征在于，所述管道的材料為石英或白云石。
3.如權(quán)利要求I所述的溫度緩沖裝置，其特征在于，所述管道的容積為8X10-3nTlm3。
4.如權(quán)利要求I所述的溫度緩沖裝置，其特征在于，所述管道的形狀為蛇形。
5.如權(quán)利要求I所述的溫度緩沖裝置，其特征在于，所述管道的形狀為螺旋形。
6.如權(quán)利要求I所述的溫度緩沖裝置，其特征在于，所述溫度調(diào)控裝置為冷卻裝置。
7.如權(quán)利要求6所述的溫度緩沖裝置，其特征在于，所述冷卻裝置為水冷系統(tǒng)。
8.如權(quán)利要求6所述的溫度緩沖裝置，其特征在于，所述冷卻裝置為風(fēng)冷系統(tǒng)。
9.如權(quán)利要求I所述的溫度緩沖裝置，其特征在于，所述溫度調(diào)控裝置為加熱裝置。
10.如權(quán)利要求9所述的溫度緩沖裝置，其特征在于，所述加熱裝置為電熱系統(tǒng)。
11.如權(quán)利要求I所述的溫度緩沖裝置，其特征在于，所述溫度監(jiān)測(cè)器包括一熱電偶。
12.—種爐管系統(tǒng)，其特征在于，包括 一如權(quán)利要求廣11任一項(xiàng)所述的溫度緩沖裝置； 一打火器；及 一反應(yīng)腔； 其中，所述打火器與所述溫度緩沖裝置的一端相連，所述溫度緩沖裝置的另一端與所述反應(yīng)腔相連。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種溫度緩沖裝置及爐管系統(tǒng)，通過(guò)一個(gè)能夠調(diào)控水蒸氣溫度的溫度調(diào)控裝置，將水蒸氣的溫度盡可能地靠近或達(dá)到所需要的溫度，使得反應(yīng)腔內(nèi)的反應(yīng)狀況可以得到控制，避免了現(xiàn)有技術(shù)中溫度差異較大而無(wú)法有效控制反應(yīng)，即避免了產(chǎn)生二氧化硅層時(shí)厚度過(guò)厚，平整度較差等問(wèn)題，從而提高了形成的二氧化硅層厚度的準(zhǔn)確性和平整度，也能夠保證晶圓之間的平整度差異較小，大大的提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。
文檔編號(hào)H01L21/67GK102751217SQ20121023076
公開(kāi)日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月4日
發(fā)明者王碩, 許忠義 申請(qǐng)人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司