真空退火爐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及半導(dǎo)體加工的熱處理設(shè)備，尤其涉及一種真空退火爐。
【背景技術(shù)】
[0002]真空退火爐是半導(dǎo)體加工中的典型熱處理設(shè)備，用于集成電路、分立器件、太陽能光伏行業(yè)中退火、合金及燒結(jié)等工藝。該工藝能夠顯著改善材料表面的性能，提高材料表面純度，提高材料的疲勞強度、塑性、韌性和耐腐蝕性等參數(shù)，是材料改性方面高精度、優(yōu)質(zhì)、節(jié)能和清潔無污染的加工制造技術(shù)，是當(dāng)今制造技術(shù)的重要領(lǐng)域和工藝發(fā)展的熱點領(lǐng)域。
[0003]為了提高真空退火爐的利用率，減少工藝完成后設(shè)備的降溫時間，要求退火爐的最大降溫速率不小于80°C/min。由于退火爐的爐管中間位置有保溫和隔熱裝置，不方便安裝降溫裝置。因此，現(xiàn)有的技術(shù)方案一般采用在爐管的尾端或者前端增加強冷風(fēng)機及管道的方法來實現(xiàn)快速降溫。降溫裝置主要包括風(fēng)冷裝置和水冷裝置，風(fēng)冷裝置主要包括強冷風(fēng)機;水冷裝置主要包括爐體端蓋內(nèi)的水冷管道和冷卻水系統(tǒng)。基本原理是在工藝完成后的降溫階段，通過開啟風(fēng)機加快爐管兩端的空氣流動，帶走爐管端口的熱量;并結(jié)合端蓋中的水冷管道內(nèi)的冷卻水的快速流動帶走大量熱量，從而達到快速降溫的目的。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中采用的是強冷風(fēng)機結(jié)合水冷管道方法，由于降溫的位置都在爐體的兩端，爐內(nèi)還需要經(jīng)過一個熱量從爐體中間向兩端傳遞的過程，因此降溫效果不是很理想，降溫的速率主要通過增大強冷風(fēng)機功率和加快冷卻水流速等方法來改善，而且由于該方案是利用加快爐外的熱量傳遞來實現(xiàn)降溫，降溫速率有一定的局限性。另外大功率的強冷風(fēng)機占用的空間較大，對于設(shè)備整體各部件的布局有很大的影響，而且在強冷風(fēng)機的運行過程中會產(chǎn)生較大的噪聲。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種布局簡單緊湊、使用環(huán)保、可大大提高降溫速率的真空退火爐。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種真空退火爐，包括爐管和套于爐管內(nèi)的石英管，所爐管的前后兩端分別設(shè)有前端蓋和后端蓋，所述石英管外壁與爐管內(nèi)壁之間形成加熱腔，石英管與前端蓋和后端蓋之間形成反應(yīng)腔，所述后端蓋上裝設(shè)有伸入至反應(yīng)腔內(nèi)并延伸至前端蓋附近的管內(nèi)氣冷吹掃組件，所述爐管上裝設(shè)有與加熱腔連通的管外氣冷吹掃組件。
[0007]作為上述技術(shù)方案的進一步改進:
所述管內(nèi)氣冷吹掃組件包括進氣管、吹掃管和抽氣管，所進氣管和抽氣管均裝設(shè)于后端蓋上，所述抽氣管與反應(yīng)腔相通，所述吹掃管設(shè)置在反應(yīng)腔內(nèi)，吹掃管的一端與進氣管連通，另一端伸至前端蓋附近。
[0008]所述吹掃管包括連接部、盤管部和延伸部，所述連接部與進氣管連接，所述盤管部與連接部連接并位于后端蓋附近，所述延伸部一端與盤管部連接，另一端伸至前端蓋附近。
[0009]所述管外氣冷吹掃組件包括進氣腔和抽氣筒，所述進氣腔和抽氣筒設(shè)置在爐管相對的兩側(cè)并與加熱腔連通。
[0010]所述進氣腔設(shè)置為“鴨嘴”狀結(jié)構(gòu)。
[0011 ]所述加熱腔的兩端設(shè)有柔性緩沖塊。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:
本發(fā)明的真空退火爐，后端蓋上裝設(shè)有伸入至反應(yīng)腔內(nèi)并延伸至前端蓋附近的管內(nèi)氣冷吹掃組件，爐管上裝設(shè)有與加熱腔連通的管外氣冷吹掃組件。該結(jié)構(gòu)中，氮氣源的氣體通過管內(nèi)氣冷吹掃組件進入反應(yīng)腔的前端，氮氣從反應(yīng)腔前端流向后端，吸收大量熱量后再從管內(nèi)氣冷吹掃組件抽走，實現(xiàn)了對反應(yīng)腔整體的快速降溫效果;而管外的高流速壓縮空氣又可經(jīng)管外氣冷吹掃組件進入加熱腔，與加熱腔熱交換后帶走加熱腔的大量熱量，實現(xiàn)了對加熱腔的快速降溫效果。通過結(jié)合管內(nèi)氣冷吹掃組件和管外氣冷吹掃組件進行內(nèi)外吹掃，使得石英管內(nèi)外的熱量通過快速流動的氣體帶出，從而顯著的加快了爐體的降溫速率；本發(fā)明不需要采用現(xiàn)有方案中的強冷風(fēng)機等大型部件，因此減小了降溫裝置的尺寸大小，方便了退火爐設(shè)備各部分的整體布局，也時也大大降低了噪音，使用更加環(huán)保。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明真空退火爐的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖中各標號表不:
1、爐管；2、石英管；3、前端蓋;4、后端蓋;5、加熱腔;6、反應(yīng)腔;7、管內(nèi)氣冷吹掃組件；71、進氣管;72、吹掃管;721、連接部;722、盤管部;723、延伸部;73、抽氣管;8、管外氣冷吹掃組件;81、進氣腔;82、抽氣筒;9、柔性緩沖塊。
【具體實施方式】
[0015]以下將結(jié)合說明書附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。
[0016]如圖1所示，本發(fā)明真空退火爐的一種實施例，包括爐管1和套于爐管1內(nèi)的石英管2，所爐管1的前后兩端分別設(shè)有前端蓋3和后端蓋4，石英管2外壁與爐管1內(nèi)壁之間形成加熱腔5，石英管2與前端蓋3和后端蓋4之間形成反應(yīng)腔6，后端蓋4上裝設(shè)有伸入至反應(yīng)腔6內(nèi)并延伸至前端蓋3附近的管內(nèi)氣冷吹掃組件7，爐管1上裝設(shè)有與加熱腔5連通的管外氣冷吹掃組件8。該結(jié)構(gòu)中，氮氣源的氣體通過管內(nèi)氣冷吹掃組件7進入反應(yīng)腔6的前端，氮氣從反應(yīng)腔6前端流向后端，吸收大量熱量后再從管內(nèi)氣冷吹掃組件7抽走，實現(xiàn)了對反應(yīng)腔6整體的快速降溫效果;而管外的高流速壓縮空氣又可經(jīng)管外氣冷吹掃組件8進入加熱腔5，與加熱腔5熱交換后帶走加熱腔5的大量熱量，實現(xiàn)了對加熱腔5的快速降溫效果。本發(fā)明的真空退火爐，通過結(jié)合管內(nèi)氣冷吹掃組件7和管外氣冷吹掃組件8進行內(nèi)外吹掃，使得石英管2內(nèi)外的熱量通過快速流動的氣體帶出，從而顯著的加快了爐體的降溫速率;本發(fā)明不需要采用現(xiàn)有方案中的強冷風(fēng)機等大型部件，因此減小了降溫裝置的尺寸大小，方便了退火爐設(shè)備各部分的整體布局，也時也大大降低了噪音，使用更加環(huán)保。
[0017]本實施例中，管內(nèi)氣冷吹掃組件7包括進氣管71、吹掃管72和抽氣管73，所進氣管71和抽氣管73均裝設(shè)于后端蓋4上，抽氣管73與反應(yīng)腔6相通，吹掃管72設(shè)置在反應(yīng)腔6內(nèi)，吹掃管72的一端與進氣管71連通，另一端伸至前端蓋3附近。該結(jié)構(gòu)中，氮氣源的氣體進入進氣管71，再進入吹掃管72吹出與整體反應(yīng)腔6進行熱交換，再經(jīng)后端蓋4的抽氣管73抽出，其結(jié)構(gòu)簡單實用。
[0018]本實施例中，吹掃管72包括連接部721、盤管部722和延伸部723，連接部721與進氣管71連接，盤管部722與連接部721連接并位于后端蓋4附近，延伸部723—端與盤管部722連接，另一端伸至前端蓋3附近。該結(jié)構(gòu)中，連接部721主要起到連接進氣管71的作用，延伸部723起到對整體反應(yīng)腔6輸送冷卻氣體的效果，而盤管部722盤設(shè)在后端蓋4附近，可避免熱量集中的后端蓋4附近，其結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計巧妙。
[0019]本實施例中，管外氣冷吹掃組件8包括進氣腔81和抽氣筒82，進氣腔81和抽氣筒82設(shè)置在爐管1相對的兩側(cè)并與加熱腔5連通。該結(jié)構(gòu)中，外部壓縮空氣經(jīng)進氣腔81進入加熱腔5進行熱交換再經(jīng)抽氣筒82抽出，其結(jié)構(gòu)簡單實用。
[0020]本實施例中，進氣腔81設(shè)置為“鴨嘴”狀結(jié)構(gòu)。進氣腔81是一個矩形的腔體，腔體的前端為三段伸出的扁平柱體，柱體中間有細縫，類似“鴨嘴形狀”，扁平柱體剛好插入爐管1上的縫隙，壓縮空氣通過三段“鴨嘴”傳入爐管1和石英管3之間的加熱腔5，壓縮空氣帶走大量熱量后，通過上方的抽氣筒82排出，其結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計巧妙。
[0021]在其它實施例中，外部壓縮空氣也可用氮氣替換，可實現(xiàn)同樣的效果。
[0022]本實施例中，加熱腔5的兩端設(shè)有柔性緩沖塊9。該柔性緩沖塊9可防止加熱腔5的氣體直接沖擊前端蓋3和后端蓋4，起到了緩沖保護的效果。
[0023]雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭示如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍的情況下，都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均應(yīng)落在本發(fā)明技術(shù)方案保護的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種真空退火爐，包括爐管(1)和套于爐管(1)內(nèi)的石英管(2)，所爐管(1)的前后兩端分別設(shè)有前端蓋(3)和后端蓋(4)，所述石英管(2)外壁與爐管(1)內(nèi)壁之間形成加熱腔(5)，石英管(2)與前端蓋(3)和后端蓋(4)之間形成反應(yīng)腔(6)，其特征在于:所述后端蓋(4)上裝設(shè)有伸入至反應(yīng)腔(6)內(nèi)并延伸至前端蓋(3)附近的管內(nèi)氣冷吹掃組件(7)，所述爐管(1)上裝設(shè)有與加熱腔(5)連通的管外氣冷吹掃組件(8)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的真空退火爐，其特征在于:所述管內(nèi)氣冷吹掃組件(7)包括進氣管(71)、吹掃管(72)和抽氣管(73)，所進氣管(71)和抽氣管(73)均裝設(shè)于后端蓋(4)上，所述抽氣管(73)與反應(yīng)腔(6)相通，所述吹掃管(72)設(shè)置在反應(yīng)腔(6)內(nèi)，吹掃管(72)的一端與進氣管(71)連通，另一端伸至前端蓋(3)附近。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的真空退火爐，其特征在于:所述吹掃管(72)包括連接部(721)、盤管部(722)和延伸部(723)，所述連接部(721)與進氣管(71)連接，所述盤管部(722)與連接部(721)連接并位于后端蓋(4)附近，所述延伸部(723)—端與盤管部(722)連接，另一端伸至前端蓋(3)附近。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的真空退火爐，其特征在于:所述管外氣冷吹掃組件(8)包括進氣腔(81)和抽氣筒(82)，所述進氣腔(81)和抽氣筒(82)設(shè)置在爐管(1)相對的兩側(cè)并與加熱腔(5)連通。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的真空退火爐，其特征在于:所述進氣腔(81)設(shè)置為“鴨嘴”狀結(jié)構(gòu)。6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的真空退火爐，其特征在于:所述加熱腔(5)的兩端設(shè)有柔性緩沖塊(9)。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的真空退火爐，其特征在于:所述加熱腔(5)的兩端設(shè)有柔性緩沖塊(9)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種真空退火爐，包括爐管和套于爐管內(nèi)的石英管，所爐管的前后兩端分別設(shè)有前端蓋和后端蓋，石英管外壁與爐管內(nèi)壁之間形成加熱腔，石英管與前端蓋和后端蓋之間形成反應(yīng)腔，后端蓋上裝設(shè)有伸入至反應(yīng)腔內(nèi)并延伸至前端蓋附近的管內(nèi)氣冷吹掃組件，爐管上裝設(shè)有與加熱腔連通的管外氣冷吹掃組件。該真空退火爐具有布局簡單緊湊、使用環(huán)保、可大大提高降溫速率的優(yōu)點。
【IPC分類】F27B17/00, F27D9/00
【公開號】CN105444571
【申請?zhí)枴緾N201510886600
【發(fā)明人】符慧能, 謝振勇, 李明, 肖潔, 成秋云
【申請人】湖南紅太陽光電科技有限公司
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2015年12月7日