專利名稱：快速升降溫退火爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的快速熱處理設(shè)備，尤其是涉及一種快速升降溫退火爐。
背景技術(shù)：
目前在半導(dǎo)體器件的研發(fā)和生產(chǎn)領(lǐng)域，在歐姆接觸快速合金、硅化物合金退火、氧化物生長(zhǎng)、銅銦鎵硒光伏應(yīng)用中的硒沉積及其他快速熱處理工藝中，快速升降溫大多采用造價(jià)及維護(hù)成本高昂的紅外燈管、金屬固定內(nèi)腔、水冷卻結(jié)構(gòu)的升降溫?zé)崽幚頎t。由于升降溫設(shè)備及設(shè)計(jì)工藝的局限性，升降溫速率只能控制在< 200°C /S，能耗非常大；由于現(xiàn)有所用的熱處理設(shè)備結(jié)構(gòu)所限，使得生產(chǎn)工藝的設(shè)計(jì)較為單一，一些條件稍微受限的研究生產(chǎn)環(huán)節(jié)就不能采用該工藝進(jìn)行生產(chǎn)
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種升降溫速率高、造價(jià)及維護(hù)成本低的快速升降溫退火爐。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明可采取下述技術(shù)方案
本發(fā)明所述的快速升降溫退火爐，包括爐體，所述爐體包括支座以及沿所述支座上的滑軌左右移動(dòng)的加熱腔體，所述加熱腔體內(nèi)貼附有整體氧化鋁聚輕纖維保溫內(nèi)襯并設(shè)置有環(huán)形紅外中波加熱器，在所述加熱腔體一側(cè)的支座上通過(guò)托板固定設(shè)置有工件托架，所述工件托架的前部延伸設(shè)置有工件托放平臺(tái)。所述加熱腔體內(nèi)貼附的整體氧化鋁聚輕纖維保溫內(nèi)襯上涂覆有高反射率的超高溫涂層。所述加熱腔體和工件托架之間的支座上設(shè)置有密封包覆所述工件托架的石英反應(yīng)腔體，所述石英反應(yīng)腔體在沿支座滑軌運(yùn)行的滑動(dòng)托板帶動(dòng)下左右移動(dòng)；所述工件托架后部開設(shè)有與所述石英反應(yīng)腔體內(nèi)部相連通的進(jìn)氣口和與外部抽真空設(shè)備相連通的出氣□。所述石英反應(yīng)腔體的進(jìn)口處設(shè)置有活動(dòng)連接法蘭，所述活動(dòng)連接法蘭和設(shè)置在所述工件托架上的固定連接法蘭相對(duì)應(yīng)，在活動(dòng)連接法蘭和固定連接法蘭的結(jié)合面上設(shè)置有密封件。固定設(shè)置在所述工件托架后部的熱電偶的觸頭延伸至工件托架前部的工件托放平臺(tái)處。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于加熱腔體內(nèi)貼附整體氧化鋁聚輕纖維保溫內(nèi)襯，工作時(shí)較傳統(tǒng)爐體節(jié)能70%，升降溫速率最快可達(dá)< 500°C /S，省卻了水冷系統(tǒng)，降低了設(shè)備制造成本和生產(chǎn)成本，擴(kuò)大了設(shè)備應(yīng)用范圍。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明所述的快速升降溫退火爐，包括爐體，該爐體包括支座I以及沿支座I上的滑軌2左右移動(dòng)的加熱腔體3，在加熱腔體3內(nèi)貼附有整體氧化鋁聚輕纖維保溫內(nèi)襯4并設(shè)置有環(huán)形紅外中波加熱器5，在整體氧化鋁聚輕纖維保溫內(nèi)襯4上涂覆有高反射率的超高溫納米氧化鋁涂層，工作時(shí)不僅能保持能量的最低損耗，還能增強(qiáng)高溫性能的穩(wěn)定性，有效減少功率損耗(可較原熱處理爐節(jié)能70%)，采用了整體氧化鋁聚輕纖維保溫內(nèi)襯4，使用抽出式冷卻方式，省卻了傳統(tǒng)使用的水冷卻系統(tǒng)，降低了設(shè)備制造成本；在加熱腔體3 —側(cè)的支座上通過(guò)托板6固定設(shè)置有工件托架7，工件托架7的前部延伸設(shè)置有工件托放平臺(tái)8。為滿足不同工藝需求，可加熱腔體3和工件托架7之間的支座I上設(shè)置密封包覆工件托架7的石英反應(yīng)腔體9，石英反應(yīng)腔體9在沿支座滑軌運(yùn)行的滑動(dòng)托板10的帶動(dòng)下左右移動(dòng)，在石英反應(yīng)腔體9的進(jìn)口處設(shè)置有活動(dòng)連接法蘭12，活動(dòng)連接法蘭12和設(shè)置在工件托架7上的固定連接法蘭13相對(duì)應(yīng)，在活動(dòng)連接法蘭12和固定連接法蘭13的結(jié)合面 上設(shè)置有密封件，工作時(shí)放置在工件托放平臺(tái)8上的試樣或工件處于密封的石英反應(yīng)腔體8內(nèi)，不會(huì)造成試樣(工件)及加熱腔體內(nèi)(爐膛)的污染，同時(shí)也便于清潔和更換，降低了后期維護(hù)成本；工件托架7后部開設(shè)有與石英反應(yīng)腔體9內(nèi)部相連通的進(jìn)氣口 11和與外部抽真空設(shè)備相連通的出氣口，進(jìn)氣口 11和出氣口可以按照設(shè)計(jì)工藝，對(duì)石英反應(yīng)腔體9內(nèi)送氣氛和抽真空操作；
固定設(shè)置在工件托架7后部的S型貴金屬熱電偶14的觸頭延伸至工件托架I前部的工件托放平臺(tái)8處，直接測(cè)量試樣(工件)表面，使測(cè)量溫度和試樣(工件)溫度保持完全一致，完全避免了測(cè)量誤差；
本發(fā)明所述的快速升降溫退火爐控制單元采用先進(jìn)的PID自學(xué)習(xí)模糊雙閉環(huán)控制模式，控制面板為7寸LED觸摸屏，操作界面簡(jiǎn)單方便，采用傻瓜智能式操作，可預(yù)設(shè)十條溫度曲線。工作時(shí)，將加熱腔體3推至支座I的左端，滑動(dòng)托板10帶動(dòng)石英反應(yīng)腔體9向左滑行到相應(yīng)位置，用干凈布將石英反應(yīng)腔體9的內(nèi)部擦拭干凈，將焙燒試樣或坩堝放置在工件托架7前部的工件托放平臺(tái)8上，然后滑動(dòng)托板10帶動(dòng)石英反應(yīng)腔體9向右移動(dòng)，待活動(dòng)連接法蘭12和固定連接法蘭13接觸后將其密封連接，使試樣或工件處于密封的反應(yīng)腔內(nèi)，然后加熱腔體3沿滑軌2向右移動(dòng)，使石英反應(yīng)腔體9置于加熱腔體3內(nèi)的相應(yīng)位置，按工藝設(shè)計(jì)要求將出氣口與外部抽真空設(shè)備相連，對(duì)石英反應(yīng)腔體9內(nèi)部進(jìn)行抽真空，從進(jìn)氣口 11將反應(yīng)氣氛送入石英反應(yīng)腔體9內(nèi)，(該設(shè)計(jì)可以更廣泛的應(yīng)用于科研系統(tǒng)，除應(yīng)用于快速升降溫的材料制備，還可應(yīng)用于石墨烯及各種CVD的制備，拓寬了該升降溫退火爐的應(yīng)用范圍)；
待試樣或工件反應(yīng)完畢，程序自動(dòng)進(jìn)入停止?fàn)顟B(tài)，如需更快速度降溫，將加熱腔體3沿滑軌2向左滑動(dòng)(或通入冷卻氣體)，當(dāng)溫度低于200°C時(shí)，將密封連接在一起的活動(dòng)連接法蘭12和固定連接法蘭13拆開，石英反應(yīng)腔體9左移，即可從工件托放平臺(tái)8上取出試樣或工件。實(shí)驗(yàn)證明，本發(fā)明的快速升降溫退火爐可廣泛滿足離子注入后的快速退火，歐姆接觸快速合金，硅化物合金退火，氧化物生長(zhǎng)，銅銦鎵硒光伏應(yīng)用中的硒沉積以及其他快速 熱處理工藝的要求；同時(shí)由于生產(chǎn)過(guò)程的標(biāo)準(zhǔn)化，可保證焙燒的試樣或工件產(chǎn)品品質(zhì)的一致性。
權(quán)利要求
1.一種快速升降溫退火爐，包括爐體，其特征在于所述爐體包括支座(I)以及沿所述支座(I)上的滑軌(2)左右移動(dòng)的加熱腔體(3)，所述加熱腔體(3)內(nèi)貼附有整體氧化鋁聚輕纖維保溫內(nèi)襯(4 )并設(shè)置有環(huán)形紅外中波加熱器(5 )，在所述加熱腔體(3 ) 一側(cè)的支座上通過(guò)托板(6 )固定設(shè)置有工件托架(7 )，所述工件托架(7 )的前部延伸設(shè)置有工件托放平臺(tái)(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速升降溫退火爐，其特征在于所述加熱腔體(3)內(nèi)貼附的整體氧化鋁聚輕纖維保溫內(nèi)襯(4)上涂覆有高反射率的超高溫涂層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的快速升降溫退火爐，其特征在于所述加熱腔體(3)和工件托架(7 )之間的支座(I)上設(shè)置有密封包覆所述工件托架(7 )的石英反應(yīng)腔體(9 )，所述石英反應(yīng)腔體(9)在沿支座滑軌運(yùn)行的滑動(dòng)托板(10)帶動(dòng)下左右移動(dòng)；所述工件托架(7) 后部開設(shè)有與所述石英反應(yīng)腔體(9)內(nèi)部相連通的進(jìn)氣口(11)和與外部抽真空設(shè)備相連通的出氣口。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的快速升降溫退火爐，其特征在于所述石英反應(yīng)腔體(9)的進(jìn)口處設(shè)置有活動(dòng)連接法蘭(12)，所述活動(dòng)連接法蘭(12)和設(shè)置在所述工件托架(7)上的固定連接法蘭(13)相對(duì)應(yīng)，在活動(dòng)連接法蘭(12)和固定連接法蘭(13)的結(jié)合面上設(shè)置有密封件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的快速升降溫退火爐，其特征在于固定設(shè)置在所述工件托架(7)后部的熱電偶(14)的觸頭延伸至工件托架(7)前部的工件托放平臺(tái)(8)處。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種快速升降溫退火爐，包括爐體，爐體包括支座以及沿支座上的滑軌左右移動(dòng)的加熱腔體，加熱腔體內(nèi)貼附有聚輕纖維保溫內(nèi)襯并設(shè)置有加熱器，在加熱腔體一側(cè)的支座上固定有工件托架，工件托架的前部延伸設(shè)置有工件托放平臺(tái)。在聚輕纖維保溫內(nèi)襯上涂覆有超高溫涂層。加熱腔體和工件托架之間的支座上設(shè)置有沿支座滑軌左右移動(dòng)的石英反應(yīng)腔體；工件托架后部開設(shè)有與石英反應(yīng)腔體內(nèi)部相連通的進(jìn)氣口和與外部抽真空設(shè)備相連通的出氣口。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于加熱腔體內(nèi)貼附整體氧化鋁聚輕纖維保溫內(nèi)襯，工作時(shí)較傳統(tǒng)爐體節(jié)能70%，升降溫速率最快可達(dá)≤500℃/S，省卻了水冷系統(tǒng)，降低了設(shè)備制造成本和生產(chǎn)成本，擴(kuò)大了設(shè)備應(yīng)用范圍。
文檔編號(hào)H01L21/324GK103000496SQ20131000593
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2013年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月8日
發(fā)明者宋風(fēng)寬 申請(qǐng)人:河南諾巴迪材料科技有限公司