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紅外快速退火爐分享✘•·,紅外快速退火爐的製作方法

作者╃↟:admin 瀏覽量╃↟:247 來源╃↟:本站 時間╃↟:2022-09-17 12:17:50

資訊摘要╃↟:

紅外快速退火爐✘•·,紅外快速退火爐你知多少•◕•?紅外快速退火爐分享✘•·,紅外快速退火爐的製作方法·│₪☁•。本文由廣東瑞樂半導體科技有限公司小編收集整理分享✘•·,紅外快速退火爐✘•·,紅外快速退火爐你知多少•◕•?紅外快速退火爐分享✘•·,紅外快速退火爐的製作方法

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紅外快速退火爐的製作方法


1.本發明涉及紅外快速退火爐✘•·,尤其涉及一種分割槽控制的紅外快速退火爐·│₪☁•。


背景技術╃↟:

2.當前半導體行業快速發展✘•·,晶片已被廣泛應用於各行各業✘•·,快速退火爐是半導體晶圓製造的經常用到一種工藝裝置✘•·,加熱晶圓並快速退火✘•·,常見用途有╃↟:高溫退火✘•·,離子注入後修復晶格✘•·,活化雜質✘•·,氧化·✘▩、氮化·✘▩、矽化物生成·✘▩、金屬合金化等✘•·,當前快速退火爐存在以下問題╃↟:
3.由於溫度的邊緣場效應✘•·,現有的辦法主要是增加邊緣處燈管輻射功率來達到目的✘•·,這種辦法存在的缺陷在於燈管輻射範圍為360
°
✘•·,增加邊緣處燈管輻射功率✘•·,對中心輻射量也會增加✘•·,需極大提高邊緣燈管輻射功率✘•·,才能達到邊緣和中心平衡✘•·,另外提高邊緣輻射量也可能會在邊緣處產生過熱的現象✘•·,現有退火爐體結構採用燈管並排輻射加熱✘•·,燈管之間會互相影響✘•·,中心輻射量多✘•·,邊緣輻射量多✘•·,目前採取平衡中心和邊緣溫度的方式均是較大增強邊緣處燈管輻射效率✘•·,另外燈管之間相互輻射影響✘•·,也不利於調整整個溫場溫度均勻分佈·│₪☁•。
4.快速退火爐在經過長期高溫退火後✘•·,燈管會有老化和換掉的情況出現✘•·,現有退火爐主要是透過溫度改變來判斷燈管是否有老化或損壞✘•·,且燈管位於裝置內部✘•·,燈管出現損壞不發熱的情況✘•·,也不易檢查✘•·,燈管出現老化就更不易找出具體是哪根燈管✘•·,遇到這種情況✘•·,通常是將燈管全部換掉✘•·,費時費力費錢·│₪☁•。
5.此外✘•·,晶圓退火對腔體真空度要求極高✘•·,真空度越高✘•·,腔體內雜質越少✘•·,快速熱處理時混入雜質的風險越小·│₪☁•。腔體採用石英板密封✘•·,石英板不能與金屬結構件直接接觸✘•·,否則石英板壓緊後極易碎裂·│₪☁•。


技術實現要素╃↟:

6.本發明主要目的在於提供一種具有良好溫度均勻性及高真空腔體的快速退火爐結構·│₪☁•。
7.本發明所採用的技術方案是╃↟:
8.提供一種紅外快速退火爐✘•·,包括爐體✘•·,其內設有上·✘▩、下兩排紅外燈管✘•·,相鄰紅外燈管之間均設有紅外隔熱擋片✘•·,阻隔紅外光透過·│₪☁•。
9.接上述技術方案✘•·,該紅外快速退火爐還包括交流電流採集器和plc控制器✘•·,交流電流採集器與紅外燈管的火線連線✘•·,並透過rs485與plc控制器連線✘•·,交流電流採集器將採集到紅外燈管的電流資料傳輸給plc控制器✘•·,plc控制器將接收的資料傳輸到上位機✘•·,透過上位機的軟體介面檢視每路紅外燈管電流✘•·,當每路紅外燈管電流超過預設的上下限閾值時✘•·,發出報警訊號·│₪☁•。
10.接上述技術方案✘•·,該紅外快速退火爐還包括功率調整器✘•·,與紅外燈管連線✘•·,調節每個紅外燈管的功率✘•·,使爐內加熱均勻·│₪☁•。
11.接上述技術方案✘•·,爐體內✘•·,上排的紅外燈管之上和下排的紅外燈管之下均設有反射蓋板✘•·,將紅外燈管的紅外光均反射回爐體內·│₪☁•。
12.接上述技術方案✘•·,爐體內設有兩個燈管固定層✘•·,各固定一排紅外燈管·│₪☁•。
13.接上述技術方案✘•·,爐體內還設有密封腔體✘•·,待退火晶圓置於該密封腔體內·│₪☁•。
14.接上述技術方案✘•·,該密封腔體兩側設有腔體結構件✘•·,其與兩個燈管固定層之間均設有插槽✘•·,每個插槽內均插設一層石英玻璃板;腔體結構件與石英玻璃板壓接處設有至少一圈第一凹槽✘•·,其內設有o型密封圈;兩個燈管固定層與石英玻璃板壓接處設有至少一圈第二凹槽✘•·,其內設有矩形密封圈·│₪☁•。
15.接上述技術方案✘•·,矩形密封圈的壓縮率大於o型密封圈的壓縮率·│₪☁•。
16.接上述技術方案✘•·,該密封腔體內設有兩圈第一凹槽和兩圈第二凹槽·│₪☁•。
17.接上述技術方案✘•·,腔體結構件的一側的兩個o型密封圈之間設有輔助抽氣介面·│₪☁•。
18.本發明產生的有益效果是╃↟:本發明透過利用紅外隔熱擋片將各相鄰紅外燈管隔開✘•·,紅外隔熱片耐高溫✘•·,且不利於紅外光透過✘•·,以此減弱邊緣燈管向中心位置輻射熱量✘•·,將單根紅外燈管隔離為單獨輻射熱源✘•·,較大減少紅外波透過✘•·,可以有效緩解矽片加熱過程中的邊緣場效應✘•·,保持矽片具有良好的溫度均勻性·│₪☁•。
19.進一步地✘•·,透過交流電流採集器來監測紅外燈管狀態✘•·,如果檢測出燈管電流偏出正常值範圍✘•·,則發出報警✘•·,提示哪一根紅外燈管異常✘•·,需進行更換✘•·,省時又省力·│₪☁•。
20.進一步地✘•·,晶圓退火對腔體真空度要求極高✘•·,真空度越高✘•·,腔體內雜質越少✘•·,快速熱處理時混入雜質的風險越小·│₪☁•。本發明在爐體內設定石英玻璃板隔成的密封腔體✘•·,並在石英玻璃板兩側採用密封圈形式固定✘•·,一方面具備密封作用✘•·,另一方面防止石英玻璃板接觸金屬的腔體結構件·│₪☁•。
附圖說明
21.下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明✘•·,附圖中╃↟:
22.圖1是本發明實施例紅外快速退火爐的整體結構示意圖;
23.圖2是本發明實施例紅外快速退火爐的紅外燈管狀態監測原理圖;
24.圖3是本發明實施例紅外快速退火爐的上層紅外燈管結構示意圖;
25.圖4是本發明實施例紅外快速退火爐的紅外隔熱片的安裝示意圖;
26.圖5是本發明實施例紅外快速退火爐的功率調整器的連線示意圖;
27.圖6是本發明實施例紅外快速退火爐的密封腔體結構示意圖·│₪☁•。
具體實施方式
28.為了使本發明的目的·✘▩、技術方案及優點更加清楚明白✘•·,以下結合附圖及實施例✘•·,對本發明進行進一步詳細說明·│₪☁•。應當理解✘•·,此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明✘•·,並不用於限定本發明·│₪☁•。
29.如圖1·✘▩、3·✘▩、4所示✘•·,本發明實施例的紅外快速退火爐包括爐體10✘•·,其內設有上·✘▩、下兩排紅外燈管11✘•·,相鄰紅外燈管11之間均設有紅外隔熱擋片12✘•·,該紅外隔熱片耐高溫至少1200℃✘•·,且不利於紅外燈管的紅外光透過✘•·,以此減弱邊緣燈管向中心位置輻射熱量·│₪☁•。利用隔熱擋片將單根燈管隔離為單獨輻射熱源✘•·,透過紅外隔熱擋片較大減少紅外波透過✘•·,緩解了
矽片加熱過程中的邊緣場效應✘•·,可保持矽片具有良好的溫度均勻性·│₪☁•。
30.如圖1·✘▩、2所示✘•·,該紅外快速退火爐還包括交流電流採集器20和plc控制器30✘•·,交流電流採集器20與紅外燈管11的火線連線✘•·,並透過rs485與plc控制器30通訊連線✘•·,交流電流採集器20將採集到紅外燈管11的電流資料傳輸給plc控制器30✘•·,plc控制器30將接收的資料傳輸到上位機✘•·,透過上位機的軟體介面檢視每路紅外燈管電流✘•·,當每路紅外燈管電流超過預設的上下限閾值時✘•·,發出報警訊號·│₪☁•。
31.本發明的一個具體實施例中✘•·,交流電流採集器20為交流穿孔式✘•·,將燈管火線連線端接入交流電流採集器中✘•·,退火爐開始加熱工作時✘•·,交流電流採集器20會採集每路電流✘•·,上位機軟體介面可即時檢視每路燈管電流✘•·,在上位機中可設定每路燈管電流的上下限✘•·,當裝置執行過程中燈管電流超過設定值✘•·,即會報警✘•·,提示燈管電流異常✘•·,由此可判斷每根燈管狀態是否正常·│₪☁•。
32.進一步地✘•·,如圖1·✘▩、3·✘▩、5所示✘•·,該紅外快速退火爐還包括功率調整器40✘•·,與每一根紅外燈管11連線✘•·,調節每個紅外燈管11的功率✘•·,使爐內加熱均勻·│₪☁•。本發明實施例中功率調整器40主要透過調整電壓來調整紅外燈管的功率·│₪☁•。
33.進一步地✘•·,如圖1所示✘•·,該紅外快速退火爐還包括溫度控制表50·✘▩、水冷裝置·✘▩、供氣裝置✘•·,退火爐體腔體內設定有熱電偶✘•·,熱電偶連線溫度控制表50·│₪☁•。透過溫度控制表觀察爐內的溫度✘•·,並透過水冷裝置調節爐內溫度·│₪☁•。供氣裝置為爐內提供所需氣體·│₪☁•。
34.本發明實施例中✘•·,如圖3所示✘•·,爐體內✘•·,上排的紅外燈管之上和下排的紅外燈管之下均設有反射蓋板13(下層的紅外燈管和反射蓋板均未示出)✘•·,主要用於將紅外燈管的紅外光均反射回爐體內✘•·,減少紅外能量耗損✘•·,提高紅外能量的利用率·│₪☁•。該反射蓋板13可以為鍍金反射板✘•·,也可以透過鍍反射膜實現反射·│₪☁•。
35.進一步地✘•·,爐體內還設有兩個燈管固定層14✘•·,各固定一排紅外燈管11·│₪☁•。
36.如圖6所示✘•·,爐體內還設有密封腔體60✘•·,待退火晶圓15置於該密封腔體60內·│₪☁•。晶圓退火對腔體真空度要求極高✘•·,真空度越高✘•·,腔體內雜質越少✘•·,快速熱處理時混入雜質的風險越小·│₪☁•。本發明實施例的該密封腔體的上下均為石英玻璃板62✘•·,固定在爐體兩側的腔體結構件61上(腔體結構件61和石英玻璃板62構成密封腔體60)·│₪☁•。
37.每個腔體結構件61上(與兩個燈管固定層14之間)均設有兩個插槽67✘•·,兩個石英玻璃板62分別安裝在兩個插槽67內✘•·,且腔體結構件61與石英玻璃板壓接處設有至少一圈凹槽✘•·,其內設有密封圈·│₪☁•。本發明實施例中兩個插槽67中間為一凸起件68✘•·,該凸起件68上設有至少一圈第一凹槽681✘•·,其內設有o型密封圈682✘•·,與兩層石英玻璃板的兩端內側均壓接;兩個燈管固定層14與石英玻璃板62壓接處也設有至少一圈凹槽✘•·,其內設有密封圈·│₪☁•。本發明實施例中✘•·,兩層石英玻璃板62的兩端外側的燈管固定層14上均設有至少一圈第二凹槽683✘•·,其內設有矩形密封圈684✘•·,與層石英玻璃板62的兩端外側均壓接·│₪☁•。該爐體密封方案✘•·,可大大減小石英板破裂風險·│₪☁•。
38.本發明實施例中✘•·,矩形密封圈684的壓縮率大於o型密封圈682的壓縮率✘•·,可保證o型密封圈被充分壓縮·│₪☁•。為了保證更好的密封性✘•·,可在凸起件68上設有兩圈第一凹槽681✘•·,在燈管固定層14上設定兩圈第二凹槽683✘•·,兩個第一凹槽681內均設定o型密封圈682·│₪☁•。兩個第二凹槽683內均設定矩形密封圈684·│₪☁•。此外✘•·,在兩層o型密封圈之間設定輔助抽氣口65✘•·,使用抽氣裝置66與該輔助抽氣口65連線✘•·,保持密封腔體60內負壓✘•·,加強密封效果✘•·,使爐內的密封
腔體60內達到高真空狀態;腔體處於正壓狀態時✘•·,由於矩形密封圈不易被壓縮✘•·,石英玻璃板62不會碰到上下燈管的燈管固定層14✘•·,大大減小石英玻璃破裂的風險·│₪☁•。
39.綜上✘•·,本發明將各燈管加熱空間單獨隔開✘•·,減少相互輻射影響;採用燈管電流監測✘•·,可準確判斷每根燈管是否在正常執行✘•·,避免因燈管損壞帶來的風險;採用雙o型密封圈結構✘•·,並在兩o形圈間輔助抽氣✘•·,達到高真空✘•·,石英玻璃板與燈管固定層使用矩形密封圈✘•·,避免玻璃承壓正壓破裂的風險·│₪☁•。
40.應當理解的是✘•·,對本領域普通技術人員來說✘•·,可以根據上述說明加以改進或變換✘•·,而所有這些改進和變換都應屬於本發明所附權利要求的保護範圍·│₪☁•。


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