CN204303776U - 快速降温热处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及半导体工艺设备技术领域，尤其涉及一种快速降温热处理系统，该快速降温热处理系统包括炉体、进风阀门、排风阀门、进排风阀门控制单元；同时所述炉体的保温层内设有分别沿所述炉体轴向和周向延伸的纵向风道和横向风道，所述纵向风道连通所述进风口；所述横向风道的一端连通所述纵向风道，另一端连通所述炉体的炉膛，所述炉膛与所述出风口连通。通过该快速降温热处理系统可以获得较快的降温速率，可以实现快速降温阶段的温度的精确控制，使得工艺时间变短，保证了片子成膜的质量，降低了生产成本。

Description

快速降温热处理系统

技术领域

本实用新型涉及半导体工艺设备技术领域，尤其涉及一种可以对炉体内的晶圆进行快速降温的快速降温热处理系统。

背景技术

在半导体的快速降温的热处理工艺中，需要对晶圆进行快速降温。现有技术中，通常将晶圆放置于炉体的晶舟内，通过炉体对晶圆进行降温处理。

请参考图1，图1为现有技术中一种典型的炉体的结构示意图。

如图1所述，该炉体包括加热丝13、工艺管4、晶舟5和温控热偶7，该炉体1的底部设有工艺门6，温控热偶固定安装在工艺管上。可见这种炉体不具有快速降温的功能，通过自然降温对晶圆进行降温，自然降温速率慢，造成工艺时间长，片子成膜的质量不易保证，成产成本高等缺点。

而且，由于温控热偶固定安装在工艺管上，由于炉体降温时温度变化梯度大，温控热偶与晶圆的真实温度相差大，对工艺过程控制不利。

因此，如何对炉体内的晶圆进行快速降温，已成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。

实用新型内容

本实用新型目的是提供一种快速降温热处理系统，可以快速对炉体的晶圆进行快速降温。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种快速降温热处理系统，其特征在于，包括炉体、进风阀门、排风阀门、进排风阀门控制单元；所述炉体的底部设有进风口，所述炉体的顶部设有出风口，所述出风口处设有排风阀门，所述进风口处设有进风阀门，所述排风阀门的出风口与所述进排风阀门控制单元的排风管道对接，所述进风阀门的进风口与所述进排风阀门控制单元的供风管道对接；所述炉体的保温层内设有分别沿所述炉体轴向和周向延伸的纵向风道和横向风道，所述纵向风道连通所述进风口；所述横向风道的一端连通所述纵向风道，另一端连通所述炉体的炉膛，所述炉膛与所述出风口连通。

优选的，所述炉体的保温层内设有多个并排设置的所述横向风道，从所述炉体顶部至底部方向，相邻两个横向风道之间的间距逐渐变大。

优选的，所述横向风道与所述炉体的轴心呈预设夹角分布。

优选的，所述进风口设在所述炉体底部的保温块上，所述进风口的数量为多个，多个进风口沿所述保温块的圆周方向分布。

优选的，所述排风阀门由排风阀门驱动单元驱动，所述驱动单元包括气缸和位置传感器，所述位置传感器用于检测排风阀门的阀门板的位置，以反馈所述排风阀门的开闭状态。

优选的，所述进排风阀门控制单元包括排风气缸、不少于一个的进风气缸；所述排风气缸的通过调速阀、第一换向电磁阀与所述排风管道连通；所述进风气缸通过第二换向电磁阀与所述供风管道连通。

优选的，所述炉体的晶舟的立柱上设有热偶安装孔，温控热偶安装在所述热偶安装孔内。

优选的，所述炉体的晶舟的底部与炉体底部的保温块一体设置。

优选的，所述晶舟的立柱底部贯穿所述保温块，所述立柱内的热偶安装孔相通，所述保温块的安装座上设有安装孔，该安装孔与所述热偶安装孔连通。

本实用新型提供的快速降温热处理系统包括炉体、进风阀门、排风阀门、进排风阀门控制单元；同时所述炉体的保温层内设有分别沿所述炉体轴向和周向延伸的纵向风道和横向风道，所述纵向风道连通所述进风口；所述横向风道的一端连通所述纵向风道，另一端连通所述炉体的炉膛，所述炉膛与所述出风口连通。通过该快速降温热处理系统可以获得较快的降温速率，可以实现快速降温阶段的温度的精确控制，使得工艺时间变短，保证了片子成膜的质量，降低了生产成本。

附图说明

图1为现有技术中一种典型的炉体的结构示意图；

图2为本实用新型所提供的快速降温热处理系统中的炉体的结构示意图；

图3为图2中炉体的晶舟的结构示意图；

图4为图3中晶舟上热偶安装孔的结构示意图；

图5为图4中晶舟与温控热偶的结构示意图；

图6为本实用新型所提供的快速降温处理系统中进排风阀门控制单元的进排风控制原理图。

其中，图1～图6中：

炉体1、纵向风道11、横向风道12、加热丝13、排风阀门2、排风阀门驱动单元3、工艺管4、晶舟5、晶圆槽50、立柱51、热偶安装孔52、顶板53、安装座54、隔热板55、底板56、安装孔57、工艺门6、温控热偶7、排风气缸a、第一进风气缸b、第二进风气缸c、第一换向电磁阀d、第二换向电磁阀g、调速阀e，管路接头f。

具体实施方式

为使本实用新型的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本实用新型的内容作进一步说明。当然本实用新型并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本实用新型的保护范围内。其次，本实用新型利用示意图进行了详细的表述，在详述本实用新型实例时，为了便于说明，示意图不依照一般比例局部放大，不应以此作为对本实用新型的限定。

需要说明的是，在下述的实施例中，利用图2～6的结构示意图对按本实用新型提供的快速降温热处理系统进行了详细的表述。在详述本实用新型的实施方式时，为了便于说明，各示意图不依照一般比例绘制并进行了局部放大及省略处理，因此，应避免以此作为对本实用新型的限定。

请参考图2，图2为本实用新型所提供的快速降温热处理系统中的炉体的结构示意图。

如图2所示，本实用新型提供的快速降温热处理系统，包括炉体1、进风阀门、排风阀门2、进排风阀门2控制单元。其中，炉体1具体可以包括保温层、工艺管4、晶舟5、工艺门6、温控热偶7等，晶舟5用于承载晶圆w。

所述炉体1的底部设有进风口，所述炉体1的顶部设有出风口，所述出风口处设有排风阀门2，所述进风口处设有进风阀门，所述排风阀门2的出风口与所述进排风阀门2控制单元的排风管道对接，所述进风阀门的进风口与所述进排风阀门2控制单元的供风管道对接；所述炉体1的保温层内设有分别沿所述炉体1轴向和周向延伸的纵向风道11和横向风道12，所述纵向风道11连通所述进风口；所述横向风道12的一端连通所述纵向风道11，另一端连通所述炉体1的炉膛，所述炉膛与所述出风口连通。

本实用新型提供的快速降温热处理系统包括炉体1、进风阀门、排风阀门2、进排风阀门2控制单元；同时所述炉体1的保温层内设有分别沿所述炉体1轴向和周向延伸的纵向风道11和横向风道12，所述纵向风道11连通所述进风口；所述横向风道12的一端连通所述纵向风道11，另一端连通所述炉体1的炉膛，所述炉膛与所述出风口连通。通过该快速降温热处理系统可以获得较快的降温速率，可以实现快速降温阶段的温度的精确控制，使得工艺时间变短，保证了片子成膜的质量，降低了生产成本。

优选的方案中，为了满足降温均匀性的需求，所述炉体1的保温层内设有多个并排设置的所述横向风道12，从所述炉体1顶部至底部方向，相邻两个横向风道12之间的间距逐渐变大，从而随着进入炉体1内的冷却介质(比如空气)温度的逐渐升高，但是随着冷却介质的不断上升，冷却介质分布的密度越来越大，进而可以保证降温均匀性的需求。

具体的方案中，所述横向风道12与所述炉体1的轴心呈预设夹角分布，进而可以保证冷却介质可以顺利上升。

具体的方案中，所述进风口设在所述炉体1底部的保温块上，所述进风口的数量为多个，多个进风口沿所述保温块的圆周方向分布，进而可以保证冷却介质可以从多个进风口均匀进入到纵向风道11内。

优选的方案中，所述排风阀门2由排风阀门驱动单元3驱动，所述驱动单元包括气缸和位置传感器，所述位置传感器用于检测排风阀门2的阀门板的位置，以反馈所述排风阀门2的开闭状态。排风阀门2的阀门板最好由阻热耐火材料制成。

请参考图3-图5，图3为图2中炉体的晶舟的结构示意图；图4为图3中晶舟上热偶安装孔的结构示意图；图5为图4中晶舟与温控热偶的结构示意图。

如图3-图5所示，晶舟5可以包括晶圆槽50、立柱51、热偶安装孔52、顶板53、安装座54、隔热板55、底板56、安装孔57。晶舟的立柱上设有热偶安装孔52，温控热偶7安装在所述热偶安装孔内。将工艺的温控热偶7安装到立柱的热偶安装孔52里，即使是在快速降温的过程中，炉膛截面边缘附近温度梯度较大的情况下，热偶7也能够更加真实准确地控制硅片的温度。

优选的方案中，所述炉体1的晶舟5的底部与炉体底部的保温块可以一体设置。具体的方案中，所述晶舟5的立柱底部贯穿所述保温块，所述立柱内的热偶安装孔52相通，实现温控热偶7从晶舟5底部安装进去，所述保温块的安装座上设有安装孔57，该安装孔57与所述热偶安装孔52连通，温控热偶7可以从该安装孔57内安装并固定。

具体的方案中，如图6所示，所述进排风阀门控制单元包括排风气缸a、不少于一个的进风气缸,本实施例中包括第一进风气缸b和第二进风气缸c两个进风气缸；所述排风气缸的通过调速阀e、第一换向电磁阀d与所述排风管道连通；第一进风气缸b和第二进风气缸c通过第二换向电磁阀g与所述供风管道连通。

本实施例中，为了实现控制灵活，进气和排气灵活控制，进气阀门和排气阀门由不同的换向电磁阀控制，同时为了实现进风阀门动作一致，两个进风气缸由一路气体和一个换向电磁阀控制。

以上所述仅是实用新型的优选实施方式的描述，应当指出，由于文字表达的有限性，而在客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种快速降温热处理系统，其特征在于，包括炉体、进风阀门、排风阀门、进排风阀门控制单元；所述炉体的底部设有进风口，所述炉体的顶部设有出风口，所述出风口处设有排风阀门，所述进风口处设有进风阀门，所述排风阀门的出风口与所述进排风阀门控制单元的排风管道对接，所述进风阀门的进风口与所述进排风阀门控制单元的供风管道对接；所述炉体的保温层内设有分别沿所述炉体轴向和周向延伸的纵向风道和横向风道，所述纵向风道连通所述进风口；所述横向风道的一端连通所述纵向风道，另一端连通所述炉体的炉膛，所述炉膛与所述出风口连通。

2.根据权利要求1所述的快速降温热处理系统，其特征在于，所述炉体的保温层内设有多个并排设置的所述横向风道，从所述炉体顶部至底部方向，相邻两个横向风道之间的间距逐渐变大。

3.根据权利要求2所述的快速降温热处理系统，其特征在于，所述横向风道与所述炉体的轴心呈预设夹角分布。

4.根据权利要求1所述的快速降温热处理系统，其特征在于，所述进风口设在所述炉体底部的保温块上，所述进风口的数量为多个，多个进风口沿所述保温块的圆周方向分布。

5.根据权利要求1所述的快速降温热处理系统，其特征在于，所述排风阀门由排风阀门驱动单元驱动，所述驱动单元包括气缸和位置传感器，所述位置传感器用于检测排风阀门的阀门板的位置，以反馈所述排风阀门的开闭状态。

6.根据权利要求1-5任一项所述的快速降温热处理系统，其特征在于，所述进排风阀门控制单元包括排风气缸、不少于一个的进风气缸；所述排风气缸的通过调速阀、第一换向电磁阀与所述排风管道连通；所述进风气缸通过第二换向电磁阀与所述供风管道连通。

7.根据权利要求1所述的快速降温热处理系统，其特征在于，所述炉体的晶舟的立柱上设有热偶安装孔，温控热偶安装在所述热偶安装孔内。

8.根据权利要求7所述的快速降温热处理系统，其特征在于，所述炉体的晶舟的底部与炉体底部的保温块一体设置。

9.根据权利要求8所述的快速降温热处理系统，其特征在于，所述晶舟的立柱底部贯穿所述保温块，所述立柱内的热偶安装孔相通，所述保温块的安装座上设有安装孔，该安装孔与所述热偶安装孔连通。