CN115036219A - 一种用于硅片加工的快速退火系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于硅片加工的快速退火系统，包括机体炉，所述机体炉包括金属腔体以及所述金属腔体内部设置有石英腔体，所述金属腔体与石英腔体之间为加热灯带，所述机体炉的一端设置有工艺气体进气板，所述机体炉的另一端设置有第一炉门：所述加热灯带与所述金属腔体之间设置有第一镀金反射层，所述第一镀金反射层的两端均设置有第二镀金反射层，所述第一镀金反射层与所述第二镀金反射层之间呈方形结构，所述金属腔体的上端面和下端面均间隔均匀的布置有若干个冷却进气孔。本发明其设计合理，有利于提高冷却效率，缩短生产时间，解决了生产制作的要求，更加能够满足生产需求。

Description

一种用于硅片加工的快速退火系统

技术领域

本发明涉及硅片生产设备技术领域，尤其涉及一种用于硅片加工的快速退火系统。

背景技术

已知半导体硅片用量或产量以单晶硅数量(以吨计)和硅片面积(平方英寸)来表述。在对半导体硅片的加工生产过程中需要先行对硅片本体进行一定的热处理工作，以使得半导体硅片成品能够便于进行后续的加工及使用效果。其中对于在集成电路（IC）中使用的硅片也是市场上亟需要的，而对于此种硅片的生产也是需要退火炉进行热处理工序，其中针对此种情况于是出现了授权公告号为CN206379333U的中国实用新型专利，公开了快速退火炉的反应腔体结构，所述腔体包括金属腔体和金属腔体内部的石英腔体，金属腔体与石英腔体之间为加热灯带，所述石英腔体的后端设有工艺气体进气板，并由后法兰固定，石英腔体的前端设有废气排出管，石英腔体内设有石英托片架，所述石英托片架上固定有硅片，前法兰的中央设有工艺气体进气管，前法兰与石英腔体的接触面上设有密封圈，所述上板、下板上设有若干均匀分布的小孔，使得冷却气体通过小孔分流呈均匀状态进入金属腔体。

虽然此种能够实现硅片不需要旋转，避免了复杂的旋转机构和碎片可能性，由于上板、下板上设有若干均匀分布的小孔，使得冷却气体通过小孔分流呈均匀状态进入金属腔体，其加工过程中冷却效率较慢，势必也会延长生产加工时间，这样不仅降低了生产效率，也会大大加大生产成本的投入，无法满足现在的生产需求，亟需要作出改进。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提供了一种用于硅片加工的快速退火系统，其设计合理，有利于提高冷却效率，缩短生产时间，解决了生产制作的要求，更加能够满足生产需求。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

一种用于硅片加工的快速退火系统，包括机体炉，所述机体炉包括金属腔体以及所述金属腔体内部设置有石英腔体，所述金属腔体与石英腔体之间为加热灯带，所述机体炉的一端设置有工艺气体进气板，所述机体炉的另一端设置有第一炉门：所述加热灯带与所述金属腔体之间设置有第一镀金反射层，所述第一镀金反射层的两端均设置有第二镀金反射层，所述第一镀金反射层与所述第二镀金反射层之间呈方形结构，所述金属腔体的上端面和下端面均间隔均匀的布置有若干个冷却进气孔。

优选地，所述石英腔体包括腔体，所述腔体内设置有上石英架和下石英架，所述上石英架和下石英架均沿着所述机体炉长度方向分布，且所述上石英架和下石英架之间设置有一所述工艺气体进气板，所述上石英架和下石英架之间设置有水平方向的气体分散板，所述下石英架上设置有支撑架。

优选地，所述下石英架上设置有至少一个的所述支撑架。

优选地，所述下石英架上设置有若干个的卡槽，所述卡槽上设置有安装有所述支撑架，所述支撑架包括设置在所述卡槽上的立杆。

优选地，所述立杆包括主体，所述主体上端面设置有分隔板，所述主体上端面两侧均设置有加强板。

优选地，还包括设置在所述机体炉的一端设置有第二炉门，所述第二炉门与所述工艺气体进气板存在一间隔通道，且所述第二炉门上设置有第一石英气管。所述工艺气体进气板包括固定板，所述固定板上开有气孔，所述气孔中设置有第二石英气管，所述第二石英气管从所述气孔中穿过到所述机体炉内。

优选地，所述固定板上开有若干个的所述气孔，所述第二石英气管设置在一个所述所述气孔中。

优选地，所述加热灯带包括设置在所述机体炉内相互对称分布的上安装座和下安装座，所述上安装座和下安装座均开有间隔均匀的安装槽，所述安装槽中安装有加热灯。

优选地，所述冷却进气孔包括设置在所述机体炉上下端面的安装孔，所述安装孔中套筒，所述套筒中设置有过滤网。

优选地，所述第一镀金反射层包括可供所述套筒穿过，其中所述套筒略微穿过第一镀金反射层。

优选地，所述第一镀金反射层和所述第二镀金反射层均采用的是镀金反射板。

优选地，还包括设置在所述机体炉一端的机械手臂，以及通过所述机械手臂将所述机体炉中硅片夹取到的硅片托盘。

优选地，所述硅片托盘上设置有两个互相对称的硅片槽，所述硅片托盘底部设置有旋转轴。

优选地，所述机械手臂和硅片托盘均安装在机架上。

优选地，所述机体炉采用的是由上板、下板、前板、后板、左侧板和右侧板拼装而成。

与现有技术相比，本发明所采取的技术方案是：

其一，本发明加热灯带与金属腔体之间设置有第一镀金反射层，第一镀金反射层的两端均设置有第二镀金反射层，第一镀金反射层与第二镀金反射层之间呈方形结构，金属腔体的上端面和下端面均间隔均匀的布置有若干个冷却进气孔，其设计合理，有利于提高冷却效率，缩短生产时间，解决了生产制作的要求，更加能够满足生产需求。

其二，本发明一种用于硅片加工的快速退火系统，包括机体炉，机体炉包括金属腔体以及金属腔体内部设置有石英腔体，金属腔体与石英腔体之间为加热灯带，机体炉的一端设置有工艺气体进气板，机体炉的另一端设置有第一炉门，加热灯带与金属腔体之间设置有第一镀金反射层，第一镀金反射层的两端均设置有第二镀金反射层，第一镀金反射层与第二镀金反射层之间呈方形结构，金属腔体的上端面和下端面均间隔均匀的布置有若干个冷却进气孔，此种设置合理，结构简单，更加方便操作与实施，从而有利于批量化生产，更加具有实用性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的下石英架示意图。

图3为本发明的立杆结构示意图。

图4为本发明带有进料架和出料架的实施例示意图。

图中：1，机体炉；2，石英腔体；3，第一镀金反射层；4，第二镀金反射层；5，机械手臂；6，硅片托盘；7，机架；11，金属腔体；12，石英腔体；13，加热灯带；14，工艺气体进气板；15，第一炉门；16，冷却进气孔；17，第二炉门；18，间隔通道；19，第一石英气管；61，硅片槽；62，旋转轴；121，腔体；122，上石英架；123，下石英架；124，气体分散板；125，支撑架；126，卡槽；131，上安装座；132，下安装座；133，加热灯；141，固定板；142，气孔；143，第二石英气管；161，安装孔；162，套筒；1251，立杆；1252，主体；1253，分隔板；1254，加强板。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

参阅图1，如图所示，一种用于硅片加工的快速退火系统，包括机体炉1，机体炉1包括金属腔体11以及金属腔体11内部设置有石英腔体12，金属腔体11与石英腔体12之间为加热灯带13，机体炉1的一端设置有工艺气体进气板14，机体炉1的另一端设置有第一炉门15，加热灯带13与金属腔体11之间设置有第一镀金反射层2，第一镀金反射层2的两端均设置有第二镀金反射层3，第一镀金反射层2与第二镀金反射层3之间呈方形结构，此种更加有利于提高加热的温度和加热时间，从而缩短加热时间，金属腔体11的上端面和下端面均间隔均匀的布置有若干个冷却进气孔16，此种设置，从而有利于在加热完成后实现更好的冷却，不仅提高了产品的冷却质量，也有利于加快冷却时间。

实施例一：进一步说，如图1所示，石英腔体12包括腔体121，腔体12内设置有上石英架122和下石英架123，上石英架122和下石英架123均沿着机体炉1长度方向分布，且上石英架122和下石英架123之间设置有一工艺气体进气板14，上石英架122和下石英架123之间设置有水平方向的气体分散板124，由于气体分散板124中开有垂直孔，这样更加有利于气流的流通，从而实现内部温度的冷却，下石英架123上设置有支撑架125，支撑架125上可用于放置硅片。更想说明的是，下石英架123上设置有至少一个的支撑架125，此种有利于一次性可以对多个硅片进行加热处理。如图2所示，更想强调的是，下石英架123上设置有若干个的卡槽126，卡槽126上设置有安装有支撑架125，其中支撑架125包括设置在卡槽126上的立杆1251，此种设置只需在下石英架123的不同卡槽126中安装立杆1251，这样有利于调整立杆1251两者之间的距离，从而有利于满足不同型号硅片的安装，大大提高了通用性，减少了另外在配置专用设备，减少了成本的投入。如图3所示，其中立杆1251包括主体1252，主体1252上端面设置有分隔板1253，主体1252上端面两侧均设置有加强板1254，此种设置更加有利于可两侧放置不同的硅片，两者相互独立分开，相互不影响，而且加强板1254大大拓宽了立杆1251放置硅片的面积，更加有利于满足使用需求。

实施例二：可在实施例一的基础上，进一步说，如图1所示，还包括设置在机体炉1的一端设置有第二炉门17，第二炉门17与工艺气体进气板14存在一间隔通道18，且第二炉门17上设置有第一石英气管19，通过第一石英气管19有利于使得外部与间隔通道18相互连通，从而使得气体更好流通。

实施例三：可在实施例一或实施例二的基础上，进一步说，如图1所示，工艺气体进气板14包括固定板141，固定板141上开有气孔142，气孔142中设置有第二石英气管143，第二石英气管143从气孔142中穿过到机体炉1内，此种设置更加有利于加强排出废气。更想说明的是，固定板141上开有若干个的气孔142，而第二石英气管143设置在一个气孔142中，此种设置降低了生产制作的难度，降低了难度。

实施例四：可在实施例一或实施例二或实施例三的基础上，进一步说，如图1所示，加热灯带13包括设置在机体炉1内相互对称分布的上安装座131和下安装座132，上安装座131和下安装座132均开有间隔均匀的安装槽，安装槽中安装有加热灯133，此种设置不仅有利于对进行加热，而且便于加热灯133的安装。

实施例五：可在实施例一或实施例二或实施例三的基础上，进一步说，如图1所示，冷却进气孔16包括设置在机体炉1上下端面的安装孔161，安装孔161中套筒162，套筒162中设置有过滤网，此种不仅仅是单纯开孔设计，而是通过套筒162进行冷却，并且内部的过滤网有利于避免杂质进入，也有利于提升加工质量的效果。

实施例六：在实施例一或实施例二或实施例三或实施例四或实施例五的基础上，如图4所示，还包括设置在机体炉1一端的机械手臂5，以及通过机械手臂5将机体炉1中硅片夹取到的硅片托盘6。本实施例中机械手臂5采用市面上可以购买到的常规可旋转的机械手臂，例如六轴机械手，不涉及对机械手臂5的设计与改进。更想说明的是，硅片托盘6上设置有两个互相对称的硅片槽61，硅片托盘6底部设置有旋转轴62，此种旋转轴62通过旋转使两个硅片槽61的位置互换，这样通过旋转就可以同时实现进料和出料，极大地提高了生产效率，硅片托盘6上的硅片槽61的数量可以根据实际需要进行增加。还想说明的是，机械手臂5和硅片托盘6均安装在机架7上，此种便于安装，减少了安装的难度。

实施例六：可实施例五基础上，第一镀金反射层2包括可供所述套筒162穿过，其中所述套筒162略微穿过第一镀金反射层2，这样的设置并不会降低第一镀金反射层2对光源反射效果，从而提高内部温度。更想说明的是，第一镀金反射层2和所述第二镀金反射层3均采用的是镀金反射板，来源广泛，便于实施。

实施例七：可在实施例一或实施例二或实施例三或实施例四或实施例五或实施例六的基础上，机体炉1的下端面设置有滚轮，此种设置有更加有利于在移动，这样有利于降低了移动过程中难度。

实施例八：可在实施例一或实施例二或实施例三或实施例四或实施例五或实施例六或实施例七的基础上，机体炉1采用的是由上板、下板、前板、后板、左侧板和右侧板拼装而成，而在本实施例中采用的是上板、下板、前板、后板、左侧板和右侧板通过螺栓或螺钉固定而成，此种设置有利于装配，降低了安装制作的难度。

本发明在使用过程中通过在下石英架123的支撑架125上放置硅片，然后通过加热灯带13对内部进行加热，当达到需要的要求后，停止加热，可通过机体炉1上端面和下端面上的冷却进气孔16进行快速冷却，并且气孔142以及第二石英气管143也能够进行同时进行降温，此种更加有利于加速冷却，更加能够缩短时间，提高了生产效率，更加能够满足使用需求。

本申请文件中使用到的标准零件均可以从市场上购买，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，滚筒传动机构内部部件均采用现有技术中常规的型号，且其内部构造属于现有技术结构，工人根据现有技术手册就可完成对其进行正常操作，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再作出具体叙述。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明专利的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于硅片加工的快速退火系统，包括机体炉（1），所述机体炉（1）包括金属腔体（11）以及所述金属腔体（11）内部设置有石英腔体（12），所述金属腔体（11）与石英腔体（12）之间为加热灯带（13），所述机体炉（1）的一端设置有工艺气体进气板（14），所述机体炉（1）的另一端设置有第一炉门（15），其特征在于：所述加热灯带（13）与所述金属腔体（11）之间设置有第一镀金反射层（2），所述第一镀金反射层（2）的两端均设置有第二镀金反射层（3），所述第一镀金反射层（2）与所述第二镀金反射层（3）之间呈方形结构，所述金属腔体（11）的上端面和下端面均间隔均匀的布置有若干个冷却进气孔（16）。

2.如权利要求1所述一种用于硅片加工的快速退火系统，其特征在于：所述石英腔体（12）包括腔体（121），所述腔体（12）内设置有上石英架（122）和下石英架（123），所述上石英架（122）和下石英架（123）均沿着所述机体炉（1）长度方向分布，且所述上石英架（122）和下石英架（123）之间设置有一所述工艺气体进气板（14），所述上石英架（122）和下石英架（123）之间设置有水平方向的气体分散板（124），所述下石英架（123）上设置有支撑架（125）。

3.如权利要求2所述一种用于硅片加工的快速退火系统，其特征在于：所述下石英架（123）上设置有至少一个的所述支撑架（125）。

4.如权利要求2所述一种用于硅片加工的快速退火系统，其特征在于：所述下石英架（123）上设置有若干个的卡槽（126），所述卡槽（126）上设置有安装有所述支撑架（125），所述支撑架（125）包括设置在所述卡槽（126）上的立杆（1251）。

5.如权利要求4所述一种用于硅片加工的快速退火系统，其特征在于：所述立杆（1251）包括主体（1252），所述主体（1252）上端面设置有分隔板（1253），所述主体（1252）上端面两侧均设置有加强板（1254）。

6.如权利要求1或2或3或4或5所述一种用于硅片加工的快速退火系统，其特征在于：还包括设置在所述机体炉（1）的一端设置有第二炉门（17），所述第二炉门（17）与所述工艺气体进气板（14）存在一间隔通道（18），且所述第二炉门（17）上设置有第一石英气管（19）。

7.如权利要求6所述一种用于硅片加工的快速退火系统，其特征在于：所述工艺气体进气板（14）包括固定板（141），所述固定板（141）上开有气孔（142），所述气孔（142）中设置有第二石英气管（143），所述第二石英气管（143）从所述气孔（142）中穿过到所述机体炉（1）内。

8.如权利要求7所述一种用于硅片加工的快速退火系统，其特征在于：所述固定板（141）上开有若干个的所述气孔（142），所述第二石英气管（143）设置在一个所述所述气孔（142）中。

9.如权利要求1所述一种用于硅片加工的快速退火系统，其特征在于：所述加热灯带（13）包括设置在所述机体炉（1）内相互对称分布的上安装座（131）和下安装座（132），所述上安装座（131）和下安装座（132）均开有间隔均匀的安装槽，所述安装槽中安装有加热灯（133）。

10.如权利要求1所述一种用于硅片加工的快速退火系统，其特征在于：所述冷却进气孔（16）包括设置在所述机体炉（1）上下端面的安装孔（161），所述安装孔（161）中套筒（162），所述套筒（162）中设置有过滤网。

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