CN103000496B - 快速升降温退火炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速升降温退火炉，包括炉体，炉体包括支座以及沿支座上的滑轨左右移动的加热腔体，加热腔体内贴附有聚轻纤维保温内衬并设置有加热器，在加热腔体一侧的支座上固定有工件托架，工件托架的前部延伸设置有工件托放平台。在聚轻纤维保温内衬上涂覆有超高温涂层。加热腔体和工件托架之间的支座上设置有沿支座滑轨左右移动的石英反应腔体；工件托架后部开设有与石英反应腔体内部相连通的进气口和与外部抽真空设备相连通的出气口。本发明的优点在于加热腔体内贴附整体氧化铝聚轻纤维保温内衬，工作时较传统炉体节能70%，升降温速率最快可达≤500℃/S，省却了水冷系统，降低了设备制造成本和生产成本，扩大了设备应用范围。

Description

快速升降温退火炉

技术领域

本发明涉及半导体器件的快速热处理设备，尤其是涉及一种快速升降温退火炉。

背景技术

目前在半导体器件的研发和生产领域，在欧姆接触快速合金、硅化物合金退火、氧化物生长、铜铟镓硒光伏应用中的硒沉积及其他快速热处理工艺中，快速升降温大多采用造价及维护成本高昂的红外灯管、金属固定内腔、水冷却结构的升降温热处理炉。由于升降温设备及设计工艺的局限性，升降温速率只能控制在≤200℃/S，能耗非常大；由于现有所用的热处理设备结构所限，使得生产工艺的设计较为单一，一些条件稍微受限的研究生产环节就不能采用该工艺进行生产。

发明内容

本发明的目的在于提供一种升降温速率高、造价及维护成本低的快速升降温退火炉。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

本发明所述的快速升降温退火炉，包括炉体，所述炉体包括支座以及沿所述支座上的滑轨左右移动的加热腔体，所述加热腔体内贴附有整体氧化铝聚轻纤维保温内衬并设置有环形红外中波加热器，在所述加热腔体一侧的支座上通过托板固定设置有工件托架，所述工件托架的前部延伸设置有工件托放平台；所述加热腔体和工件托架之间的支座上设置有密封包覆所述工件托架的石英反应腔体，所述石英反应腔体在沿支座滑轨运行的滑动托板带动下左右移动；所述工件托架后部开设有与所述石英反应腔体内部相连通的进气口和与外部抽真空设备相连通的出气口。

所述加热腔体内贴附的整体氧化铝聚轻纤维保温内衬上涂覆有高反射率的超高温涂层。

所述石英反应腔体的进口处设置有活动连接法兰，所述活动连接法兰和设置在所述工件托架上的固定连接法兰相对应，在活动连接法兰和固定连接法兰的结合面上设置有密封件。

固定设置在所述工件托架后部的热电偶的触头延伸至工件托架前部的工件托放平台处。

本发明的优点在于加热腔体内贴附整体氧化铝聚轻纤维保温内衬，工作时较传统炉体节能70%，升降温速率最快可达≤500℃/S，省却了水冷系统，降低了设备制造成本和生产成本，扩大了设备应用范围。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明所述的快速升降温退火炉，包括炉体，该炉体包括支座1以及沿支座1上的滑轨2左右移动的加热腔体3，在加热腔体3内贴附有整体氧化铝聚轻纤维保温内衬4并设置有环形红外中波加热器5，在整体氧化铝聚轻纤维保温内衬4上涂覆有高反射率的超高温纳米氧化铝涂层，工作时不仅能保持能量的最低损耗，还能增强高温性能的稳定性，有效减少功率损耗（可较原热处理炉节能70%），采用了整体氧化铝聚轻纤维保温内衬4，使用抽出式冷却方式，省却了传统使用的水冷却系统，降低了设备制造成本；在加热腔体3一侧的支座上通过托板6固定设置有工件托架7，工件托架7的前部延伸设置有工件托放平台8。

为满足不同工艺需求，可加热腔体3和工件托架7之间的支座1上设置密封包覆工件托架7的石英反应腔体9，石英反应腔体9在沿支座滑轨运行的滑动托板10的带动下左右移动，在石英反应腔体9的进口处设置有活动连接法兰12，活动连接法兰12和设置在工件托架7上的固定连接法兰13相对应，在活动连接法兰12和固定连接法兰13的结合面上设置有密封件，工作时放置在工件托放平台8上的试样或工件处于密封的石英反应腔体8内，不会造成试样（工件）及加热腔体内（炉膛）的污染，同时也便于清洁和更换，降低了后期维护成本；工件托架7后部开设有与石英反应腔体9内部相连通的进气口11和与外部抽真空设备相连通的出气口，进气口11和出气口可以按照设计工艺，对石英反应腔体9内送气氛和抽真空操作；

固定设置在工件托架7后部的S型贵金属热电偶14的触头延伸至工件托架7前部的工件托放平台8处，直接测量试样（工件）表面，使测量温度和试样（工件）温度保持完全一致，完全避免了测量误差；

本发明所述的快速升降温退火炉控制单元采用先进的PID自学习模糊双闭环控制模式，控制面板为7寸LED触摸屏，操作界面简单方便，采用傻瓜智能式操作，可预设十条温度曲线。

工作时，将加热腔体3推至支座1的左端，滑动托板10带动石英反应腔体9向左滑行到相应位置，用干净布将石英反应腔体9的内部擦拭干净，将焙烧试样或坩埚放置在工件托架7前部的工件托放平台8上，然后滑动托板10带动石英反应腔体9向右移动，待活动连接法兰12和固定连接法兰13接触后将其密封连接，使试样或工件处于密封的反应腔内，然后加热腔体3沿滑轨2向右移动，使石英反应腔体9置于加热腔体3内的相应位置，按工艺设计要求将出气口与外部抽真空设备相连，对石英反应腔体9内部进行抽真空，从进气口11将反应气氛送入石英反应腔体9内，（该设计可以更广泛的应用于科研系统，除应用于快速升降温的材料制备，还可应用于石墨烯及各种CVD的制备，拓宽了该升降温退火炉的应用范围）；

待试样或工件反应完毕，程序自动进入停止状态，如需更快速度降温，将加热腔体3沿滑轨2向左滑动（或通入冷却气体），当温度低于200℃时，将密封连接在一起的活动连接法兰12和固定连接法兰13拆开，石英反应腔体9左移，即可从工件托放平台8上取出试样或工件。

实验证明，本发明的快速升降温退火炉可广泛满足离子注入后的快速退火，欧姆接触快速合金，硅化物合金退火，氧化物生长，铜铟镓硒光伏应用中的硒沉积以及其他快速热处理工艺的要求；同时由于生产过程的标准化，可保证焙烧的试样或工件产品品质的一致性。

Claims (4)

1.一种快速升降温退火炉，包括炉体，其特征在于：所述炉体包括支座（1）以及沿所述支座（1）上的滑轨（2）左右移动的加热腔体（3），所述加热腔体（3）内贴附有整体氧化铝聚轻纤维保温内衬（4）并设置有环形红外中波加热器（5），在所述加热腔体（3）一侧的支座上通过托板（6）固定设置有工件托架（7），所述工件托架（7）的前部延伸设置有工件托放平台（8）；所述加热腔体（3）和工件托架（7）之间的支座（1）上设置有密封包覆所述工件托架（7）的石英反应腔体（9），所述石英反应腔体（9）在沿支座滑轨运行的滑动托板（10）带动下左右移动；所述工件托架（7）后部开设有与所述石英反应腔体（9）内部相连通的进气口（11）和与外部抽真空设备相连通的出气口。

2.根据权利要求1所述的快速升降温退火炉，其特征在于：所述加热腔体（3）内贴附的整体氧化铝聚轻纤维保温内衬（4）上涂覆有高反射率的超高温涂层。

3.根据权利要求1或2所述的快速升降温退火炉，其特征在于：所述石英反应腔体（9）的进口处设置有活动连接法兰（12），所述活动连接法兰（12）和设置在所述工件托架（7）上的固定连接法兰（13）相对应，在活动连接法兰（12）和固定连接法兰（13）的结合面上设置有密封件。

4.根据权利要求1或2所述的快速升降温退火炉，其特征在于：固定设置在所述工件托架（7）后部的热电偶（14）的触头延伸至工件托架（7）前部的工件托放平台（8）处。