CN201835008U - 软着陆扩散炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种软着陆扩散炉，旨在提供一种能提高SiC悬臂桨寿命的软着陆扩散炉，其包括石英管反应室和用于放置石英舟的SiC悬臂桨，所述软着陆扩散炉还包括一可推动所述SiC悬臂桨进出石英管反应室的推舟机构，所述SiC悬臂桨设置于所述推舟机构上。本实用新型软着陆扩散炉可用于各种石英舟扩散反应。

Description

软着陆扩散炉

技术领域

本实用新型涉及用于半导体工艺的扩散炉，尤其是涉及软着陆扩散炉。

背景技术

扩散炉是一种半导体工艺的一种重要设备，主要用于掺杂工艺，特别在晶体硅太阳能电池生产中，扩散炉是唯一的掺杂设备，是制造工艺中对PN结的生成、转换效率的提高起决定性的关键设备。传统的太阳能电池扩散主要有开管扩散炉和闭管扩散炉两种形式。其中，开管扩散炉由于硅片及承载硅片的石英舟上会残留有扩散工艺气体、产生的废气等，尤其是晶体硅太阳能电池的扩散工艺，由于掺杂剂量大，残留气体和废气就比一般的扩散工艺多，这些残留气体(P2O5)和废气(Cl2)。若遇到温度较低的冷空气，其中的水就会与P2O5结合生成偏磷酸、与Cl2结合生成盐酸。偏磷酸为有毒物品，对呼吸道有刺激。盐酸是一种腐蚀性气体，对人体同样有害。玻璃状的偏磷酸，对后面的工艺有影响。偏磷酸和盐酸的泄露会对设备、仪器、厂房设施产生腐蚀，对人体造成危害。

闭管扩散炉SiC悬臂桨设在炉门上，使用SiC悬臂桨将石英舟放入石英管反应室后关闭炉门再进行扩散反应，反应结束后再将SiC悬臂桨和石英舟一起取出。该种扩散炉虽然能防止残留气体和废气对人体及设备造成的危害，但是，存在下列缺陷：由于SiC悬臂桨长时间在高温状态下烘烤，大大缩短了SiC悬臂桨的使用寿命，而且有杂质会污染悬臂桨，需经常维护清洗。SiC悬臂桨留在石英管反应内，对石英舟有遮挡，无法作出高质量的高阻值PN结，使工艺效果受到影响。

因此，如何开发设计一种能提高SiC悬臂桨的使用寿命，且不需要经常维护清洗SiC悬臂桨，又能使工艺效果不受影响的扩散炉，已成为目前急需解决的技术难题之一。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有扩散炉SiC悬臂桨的使用寿命短、需要经常维护清洗，且会使工艺效果受影响的扩散炉的技术问题，提供了一种具有推舟机构的软着陆扩散炉。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为设计一种软着陆扩散炉，包括石英管反应室和用于放置石英舟的SiC悬臂桨，所述软着陆扩散炉还包括一可推动所述SiC悬臂桨进出石英管反应室的推舟机构，所述SiC悬臂桨设置于所述推舟机构上。

所述推舟机构包括一X轴工作台和一Z轴工作台，所述X轴工作台设有一X轴传动装置，Z轴工作台设有一Z轴传动装置，所述Z轴工作台与X轴传动装置连接并可在X轴传动装置带动下沿X轴方向运动；所述SiC悬臂桨与Z轴传动装置连接并可在Z轴传动装置带动下沿Z轴方向运动。

所述X轴传动装置和Z轴传动装置均为丝杆传动机构，包括步进电机、丝杆和导轨。

所述推舟机构上设置有限制X轴传动装置和Z轴传动装置的行程开关。

本实用新型通过设置一进舟机构，并将SiC悬臂桨设置在进舟机构上，将悬臂桨与炉门分开，SiC悬臂桨执行完装取舟后退出石英管，避免了桨接受长时间的高温烘烤和杂质污染，很大程度上延长了桨的使用寿命，SiC桨基本实现免清洗。同时，由于工艺过程完全不受外界环境干扰，实现了真正意义上的闭管扩散，工艺质量完全受保护，而且没有桨板的遮挡，硅片工艺效果更有保障。

附图说明

下面结合实施例和附图对本实用新型进行详细说明，其中：

图1是本实用新型软着陆扩散炉进舟机构的结构图。

具体实施方式

本实用新型软着陆扩散炉由石英管反应室、推舟机构和控制器组成。其中，石英管反应室具有一可开启/关闭的炉门。控制器控制推舟机构将石英舟置入石英管反应室并关闭炉门后，石英舟在其内进行扩散反应，扩散反应完成后，开启炉门，推舟机构在控制器控制下可将反应完成的石英舟从石英管反应室内取出。

请参阅图1，推舟机构包括一X轴工作台1、Z轴工作台2和SiC悬臂桨3。其中，X轴工作台可固定在墙体等固定物上，其上设置有X轴传动装置11，Z轴工作台2与X轴传动装置11相连并在X轴传动装置的带动下沿X轴方向前后运动。在本具体实施例中，X轴传动装置为丝杆传动机构。包括有步进电机111、导轨(图中未示出)和丝杆(图中未示出)，Z轴工作台可在X轴传动装置带动下沿X轴方向前后运动。

Z轴工作台2上设置有Z轴传动装置21，SiC悬臂桨3与Z轴传动装置21相连并在Z轴传动装置的带动下沿Z轴方向上下运动。在本具体实施例中，Z轴传动装置为丝杆传动机构。包括有步进电机211、导轨(图中未示出)和丝杆(图中未示出)，SiC悬臂桨可在Z轴传动机构带动下沿Z轴方向上下运动。

SiC悬臂桨3可放置石英舟4，用于将石英舟4放进、取出于石英管反应室。

为了限制X轴传动装置和Z轴传动装置的行程，保护推舟机构以及石英管反应室，在所述X轴工作台1和Z轴工作台2上分别设有限制X轴传动装置和Z轴传动装置行程的X轴限位开关12和Z轴限位开关22。所述X轴限位开关12包括X轴前后极限保护开关。为精确控制放舟和取舟位置，所述限位开关优选光电开关。此外，还可以在Z轴工作台上设置Z轴上下限位块。

为保证精度，推舟机构的结构设计采用精密直线导轨副配合精密丝杆副传动、步进电机作驱动，由控制器(如计算机)通过通讯方式给步进电机发出控制信号，可精确控制步进电机256细分，达到稳定可靠转速，使推舟的速度在1～1000mm/min内无级变化，防止运动过程中的阻步、丢步现象，从而确保了软着陆的高度稳定性。

本实用新型的工作过程如下：在进舟之前，先打开炉门，随后执行进舟动作。开始进舟时，SiC悬臂桨处于上限位和后限位的起始位置，计算机通过通讯方式给X轴传动装置发出控制信号，X轴步进电机以设定的速度带动Z轴工作台沿X轴向前平移运行，将SiC悬臂桨上的石英舟送往石英管反应室，当其到达设定的平移终点位置时，Z轴工作台碰触到前限位行程开关，X轴方向平移运行终止。控制器接着给Z轴传动装置发出控制信号，Z轴步进电机以设定的速度带动SiC悬臂桨沿Z轴向下运行，当推舟机构到达设定的Z轴下限位时，下限位光电开关立即有感应，此时上下运行终止，石英舟平稳放入石英管反应室内。推舟机构随即将SiC桨带出石英管，回到后限位起始位置，软着陆动作完成。然后关闭炉门即可开始扩散反应。

当扩散反应完成后，打开炉门，控制器控制X轴传动装置和Z轴传动装置带动SiC悬臂桨运动至石英舟的下方，然后向上取出石英舟并后退至后限位起始位置，完成取舟动作。

由于本实用新型软着陆扩散炉的SiC悬臂桨设置在外部的进舟机构上，将悬臂桨与炉门分开，SiC悬臂桨执行完装取舟后退出石英管，避免了桨接受长时间的高温烘烤和杂质污染，很大程度上延长了桨的使用寿命，SiC桨基本实现免清洗。同时，由于工艺过程完全不受外界环境干扰，实现了真正意义上的闭管扩散，工艺质量完全受保护，而且没有桨板的遮挡，硅片工艺效果更有保障。

Claims (4)

1.一种软着陆扩散炉，包括石英管反应室和用于放置石英舟的SiC悬臂桨，其特征在于：所述软着陆扩散炉还包括一可推动所述SiC悬臂桨进出石英管反应室的推舟机构，所述SiC悬臂桨设置于所述推舟机构上。

2.根据权利要求1所述的软着陆扩散炉，其特征在于：所述推舟机构包括一X轴工作台和一Z轴工作台，所述X轴工作台设有一X轴传动装置，Z轴工作台设有一Z轴传动装置，所述Z轴工作台与X轴传动装置连接并可在X轴传动装置带动下沿X轴方向运动；所述SiC悬臂桨与Z轴传动装置连接并可在Z轴传动装置带动下沿Z轴方向运动。

3.根据权利要求1所述的软着陆扩散炉，其特征在于：所述X轴传动装置和Z轴传动装置均为丝杆传动机构，包括步进电机、丝杆和导轨。

4.根据权利要求2所述的软着陆扩散炉，其特征在于：所述推舟机构上设置有限制X轴传动装置和Z轴传动装置的行程开关。

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