專利名稱：二氧化硅薄膜的生產(chǎn)設(shè)備及其所用的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)為制造一種光學(xué)器件所用的二氧化硅薄膜的設(shè)備及其所用的生產(chǎn)方法，而且特別涉及一種使用火焰水解淀積法生產(chǎn)二氧化硅薄膜的設(shè)備及其生產(chǎn)方法。
二氧化硅薄膜已被應(yīng)用于各種類型的光學(xué)器件。二氧化硅薄膜是由化學(xué)汽相淀積法或火焰水解淀積法形成的?；鹧嫠獾矸e法由于具有高的淀積速率從而保證有高的生產(chǎn)率，因而它的使用更為普遍。具體地說，在火焰水解淀積法中，在一塊圓板上裝上二十片左右的4寸Si晶片，而后旋轉(zhuǎn)圓板。接著，通過提供材料在一噴槍中形成火焰產(chǎn)生二氧化硅，沿著從圓板中心開始向其邊緣的一條直線反復(fù)移動，以此向裝在圓板的硅襯底(硅晶片)上均勻地淀積二氧化硅。
然而，使用火焰水解淀積法，每一批量包括二十片晶片。這就使得在批量之間必須停止生產(chǎn)，使生產(chǎn)率降低。
為了解決上述問題，本發(fā)明的一個目的是要提供一種具有高生產(chǎn)率的生產(chǎn)二氧化硅薄膜的設(shè)備。
本發(fā)明的另一目的是要提供一種利用該設(shè)備生產(chǎn)二氧化硅薄膜的方法。
于是，為了實(shí)現(xiàn)第一個目的，所提供的生產(chǎn)二氧化硅薄膜的設(shè)備包括一個包含一載有多片晶片的裝載部件的傳送器，用以移動傳送所裝載的晶片；一個設(shè)在傳送器上面用以產(chǎn)生火焰在多片晶片上淀積二氧化硅煙灰的淀積部件；一個靠近淀積部件用于從二氧化硅煙灰中去除水分的煅燒部件；以及一個靠近煅燒部件用以使煅燒的二氧化硅煙灰致密形成二氧化硅薄膜的燒結(jié)部件。
裝載部件是以晶片狀的凹區(qū)形成在傳送器表面上。傳送器是由從Al2O3、高鋁紅柱石、SiC、陽極氧化的Al2O3以及陽極氧化的鎢所組成的一組材料中選出的一種制成的。淀積部件包括多個提供氣體材料形成火焰的噴槍以及一個用以移動噴槍的轉(zhuǎn)換裝置。
為了實(shí)現(xiàn)第二個目的所提供的生產(chǎn)二氧化硅薄膜的方法包括有步驟(a)使用裝載手段在傳送器的裝載部件上裝載多片晶片；(b)用傳送器將多片裝載的晶片移送到淀積部件上，使在多片晶片上淀積二氧化硅煙灰；(c)用傳送器將多片裝載的晶片從淀積部件移送到煅燒部件，從二氧化硅煙灰中去除水分；以及(d)用傳送器將晶片從煅燒部件移至燒結(jié)部件，使二氧化硅煙灰致密并形成一層二氧化硅薄膜。
在700℃約30分鐘左右就從二氧化硅煙灰中去除掉水分。在1250-1300℃下2-3小時二氧化硅煙灰就受到致密。二氧化硅煙灰是用火焰水解淀積的方法形成的。在形成二氧化硅薄膜的步驟(d)后對二氧化硅薄膜的表面進(jìn)行拋光。二氧化硅薄膜的表面是在包括機(jī)械拋光、化學(xué)拋光以及化學(xué)機(jī)械拋光的一組方法中選用一種方法進(jìn)行拋光的。
按照本發(fā)明生產(chǎn)二氧化硅薄膜的設(shè)備，能夠連續(xù)進(jìn)行生產(chǎn)二氧化硅薄膜的工藝，從而提高了生產(chǎn)率，并且在淀積二氧化硅煙灰之后晶片并不在空氣中暴露，因而就減少了由于沾污和水分的原因所引起的二氧化硅薄膜質(zhì)量低劣。
通過結(jié)合附圖對本發(fā)明的最佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述，將會使本發(fā)明的上述目的和優(yōu)點(diǎn)更加明顯可見，其中

圖1為示出本發(fā)明生產(chǎn)二氧化硅薄膜的設(shè)備的一幅示意圖；圖2為圖1中的淀積部件的噴槍移動路徑的示意圖；圖3為按照圖2的噴槍移動路徑的二氧化硅煙灰厚度的分布示圖；圖4為使用圖1的設(shè)備生產(chǎn)二氧化硅薄膜的方法的流程圖；以及圖5為晶片通過圖1生產(chǎn)二氧化硅薄膜的設(shè)備的煅燒部件和燒結(jié)部件時的溫度分布圖。
這里將在后面參照附圖對本發(fā)明進(jìn)行更加充分的說明，附圖中繪示了本發(fā)明的最佳實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以用許多不同的形式實(shí)施，而不應(yīng)解釋為僅限于下面所舉的實(shí)施例。寧可說，所提供的這些實(shí)施例，對于專業(yè)技術(shù)人員而言，公開得充分而且全面，并且充分傳達(dá)了本發(fā)明的范圍。
參閱圖1，本發(fā)明生產(chǎn)二氧化硅薄膜的設(shè)備包括一傳送器13，它包括一能夠裝載多片晶片11的裝載部件。傳送器13能夠移動裝載的晶片11以決定生產(chǎn)能力。裝載部件包含有在傳送器13表面內(nèi)晶片狀凹區(qū)，晶片11就裝載在那里。傳送器13必須在高溫下通過一段連續(xù)的過程，這樣傳送器13是用諸如Al2O3、高鋁紅柱石或SiC之類的陶瓷或是如陽極氧化的Al2O3和陽極氧化的鎢之類的難熔金屬材料制成的。難熔金屬材料無柔性，因而就需要有鉸接的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明生產(chǎn)二氧化硅薄膜的設(shè)備還包括一個淀積部件15，用它使用火焰水解淀積法在設(shè)在傳送器13上的晶片上淀積二氧化硅煙灰。淀積部件15包含一其中提供有氣體材料產(chǎn)生火焰的噴槍17以及一用以移動噴槍17的轉(zhuǎn)換裝置19。噴槍17垂直于晶片11的移動方向線性地移動。安裝有三個或更多的噴槍以提高淀積的均勻度。
本發(fā)明生產(chǎn)二氧化硅薄膜的設(shè)備包括一能夠從淀積的二氧化硅煙灰中去除水分并與淀積部件15鄰近的煅燒部件21，以及一使煅燒的二氧化硅煙灰致密形成一層二氧化硅薄膜的燒結(jié)部件23。煅燒部件21和燒結(jié)部件23形成得像隧道式烘爐。而晶片11在每一部件中在高溫下停留一段預(yù)定的時問。其結(jié)果，使得本發(fā)明生產(chǎn)二氧化硅薄膜的設(shè)備與常規(guī)技術(shù)不同，它能連續(xù)進(jìn)行生產(chǎn)二氧化硅薄膜的工藝，從而提高了生產(chǎn)率。
參照圖2和圖3將對淀積部件的噴槍移動路徑以及它的二氧化硅煙灰厚度分布進(jìn)行說明。
具體地說，圖1的傳送器沿著Y方向以一恒定的速度移動，而噴槍則沿X方向在一段距離a內(nèi)周期地往復(fù)運(yùn)動。此時，噴槍17經(jīng)歷一鋸齒形路徑。由噴槍噴射的二氧化硅煙灰分布為高斯分布。當(dāng)高斯分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差為σ時，在兩個噴槍的中心之間的最小差在2σ左右為最可取的均勻淀積。這樣，為均勻淀積所需的噴槍數(shù)就是1／2σ。這使在寬度d的區(qū)域內(nèi)的二氧化硅煙灰密度與其它區(qū)域內(nèi)的不同，寬度d為噴槍17移動路徑重疊的地方，因此晶片不得設(shè)置在區(qū)域d。
同時，決定淀積速率和均勻性的重要因素是噴槍的尺寸和晶片轉(zhuǎn)換裝置與噴槍沿X及Y方向的速度比。晶片的速度取決于對煅燒部件、燒結(jié)部件以及淀積部件所考慮的工藝時間。同樣，如圖3中所示，當(dāng)二氧化硅煙灰分布的標(biāo)準(zhǔn)偏離變小時，所淀積的二氧化硅煙灰的厚度偏離就變小。這樣，最好盡可能地縮小噴槍的口徑，但若是縮得太小，就必需裝配更多的噴槍。
按照本發(fā)明生產(chǎn)二氧化硅薄膜的方法，利用裝載手段將多片晶片裝載在傳送器13的裝載部件上(步驟31)。隨后，利用傳送器13將多片晶片移至淀積部件15，用火焰水解淀積法在多片晶片上淀積二氧化硅煙灰(步驟33)。利用傳送器13從淀積部件15中移動晶片至煅燒部件21，從二氧化硅煙灰中去除水分(步驟35)。如圖5中所示，在700℃左右約30分鐘去除二氧化硅煙灰中的水分。利用傳送器13將晶片從煅燒部件21移往燒結(jié)部件23，并使二氧化硅煙灰致密形成一層二氧化硅薄膜(步驟37)。如圖5中所示，在1250-1300℃約2-3小時在燒結(jié)部件23中使二氧化硅煙灰致密。晶片在煅燒部件21和燒結(jié)部件23中必需處置在一恒定的溫度梯度下，以減少對晶片的熱沖擊。
然后，若有必要就對表面進(jìn)行拋光使二氧化硅薄膜平整(步驟39)。二氧化硅薄膜的表面是用機(jī)械、化學(xué)或化學(xué)-機(jī)械拋光的方法進(jìn)行拋光的。機(jī)械拋光通過使用比二氧化硅薄膜的表面更硬的材料研磨去掉一小部分二氧化硅薄膜的表面。化學(xué)拋光使用與二氧化硅表面相作用的化學(xué)物質(zhì)溶解掉一小部分二氧化硅薄膜的表面?；瘜W(xué)-機(jī)械拋光同時使用機(jī)械拋光和化學(xué)拋光。例如，化學(xué)機(jī)械拋光使含有KOH的磨料與二氧化硅薄膜進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，并同時機(jī)械拋光二氧化硅薄膜的表面，以提高拋光效率。對二氧化硅薄膜表面進(jìn)行拋光是為了提高光學(xué)器件的特性，例如在光學(xué)器件中的二氧化硅薄膜表面不均勻時的串音特性。
如上所述，按照本發(fā)明生產(chǎn)二氧化硅薄膜的方法，使用圖1的生產(chǎn)二氧化硅薄膜的設(shè)備，提供晶片并在淀積部件、煅燒部件以及燒結(jié)部件中進(jìn)行連續(xù)處理。而在另一方面，在常規(guī)技術(shù)中，則是淀積一批量，那時裝載著更多的晶片并使淀積系統(tǒng)穩(wěn)定，而后再進(jìn)行淀積。因此，按照本發(fā)明生產(chǎn)二氧化硅薄膜的方法，能使工藝連續(xù)地進(jìn)行，從而在不間斷裝載晶片或使淀積部件穩(wěn)定的情況下提高了生產(chǎn)率。
還有，由于能使工藝連續(xù)地進(jìn)行，就有可能為生產(chǎn)二氧化硅光學(xué)器件進(jìn)行二氧化硅薄膜的批量生產(chǎn)，并且提高了二氧化硅薄膜的均勻性和降低了單位產(chǎn)品的成本。此外，由于二氧化硅薄膜的工藝是連續(xù)進(jìn)行的，就無需在淀積二氧化硅煙灰之后將晶片暴露在空氣中，從而抑制了由于沾污和水分的原因而造成的二氧化硅薄膜的降質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)二氧化硅薄膜的設(shè)備，其特征在于，它包括一包含一裝載多片晶片的裝載部件的傳送器，用以移動傳輸所裝載的晶片；一淀積部件，設(shè)在傳送器之上，用以產(chǎn)生火焰在多片晶片上淀積二氧化硅煙灰；一煅燒部件，與淀積部件鄰近，用以從二氧化硅煙灰中去除水分，以及一燒結(jié)部件，與煅燒部件鄰近，用以使煅燒的二氧化硅煙灰致密形成一層二氧化硅薄膜。
2.按照權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述的裝載部件是形成在傳送器表面上的晶片狀的凹區(qū)。
3.按照權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述的傳送器是從由Al2O3、高鋁紅柱石、SiC、陽極氧化的Al2O3以及陽極氧化的鎢組成的一組材料中選出的一種制成的。
4.按照權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述的淀積部件包括用于提供氣體材料形成火焰的多個噴槍以及用于移動噴槍的一轉(zhuǎn)換裝置。
5.一種生產(chǎn)二氧化硅薄膜的方法，其特征在于，它包括有步驟(a)利用裝載手段將多片晶片裝載在傳送器的裝載部件上；(b)利用傳送器將裝載的多片晶片移往淀積部件，使得在多片晶片上淀積二氧化硅煙灰；(c)利用傳送器將晶片從淀積部件移往煅燒部件，使得從二氧化硅煙灰中去除水分；以及(d)利用傳送器將晶片從煅燒部件移往燒結(jié)部件，使二氧化硅煙灰致密并形成一層二氧化硅薄膜。
6.按照權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述從二氧化硅中去除水分是在700℃下約30分鐘。
7.按照權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述的二氧化硅煙灰是在1250-1300℃下2-3小時進(jìn)行致密的。
8.按照權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述的二氧化硅煙灰是用火焰水解淀積的方法形成的。
9.按照權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，它還包括在形成二氧化硅薄膜的步驟(d)之后的拋光二氧化硅薄膜表面的步驟。
10.按照權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述拋光二氧化硅薄膜的表面是使用從由機(jī)械拋光、化學(xué)拋光以及化學(xué)機(jī)械拋光組成的一組方法中選出的一種方法進(jìn)行的。
全文摘要
一種生產(chǎn)二氧化硅薄膜的設(shè)備,該設(shè)備包括一含有一裝載多片晶片的裝載部件用于移動傳輸所裝載的晶片的傳送器、一設(shè)于傳送器之上用以產(chǎn)生火焰在多片晶片上淀積二氧化硅煙灰的溶積部件、一鄰近淀積部件用于從二氧化硅煙灰中去除水分的煅燒部件、以及一鄰近煅燒部件用于使煅燒的二氧化硅煙灰致密形成一層二氧化硅薄膜的燒結(jié)部件。以此就能使二氧化硅薄膜的生產(chǎn)工藝連續(xù)進(jìn)行,提高了生產(chǎn)率。
文檔編號C01B33/00GK1203961SQ9810266
公開日1999年1月6日 申請日期1998年6月26日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月27日
發(fā)明者申東 , 鄭善太 申請人:三星電子株式會社