一种半自动快速退火炉设备的制作方法

本发明涉及退火炉，具体为一种半自动快速退火炉设备。

背景技术：

1、快速退火炉是半导体芯片生产工艺过程中的关键设备。现有技术中常规的退火炉，升温速度慢，且在热处理过程中对产品加热不均匀，由于加热不均匀有可以导致产品在热处理过程中容易裂开或者损环；此外由于在高温环境中，晶圆或者材料在空气的作用下会发生氧化反应，因此退火炉中处理晶圆时都是采用抽真空或者填充保护气体的方式，而晶圆热处理完毕后，由于此时晶圆的温度依旧比较高，直接从退火炉中取出与空气接触后仍然会存在着被氧化的现象，因此晶圆需要在退火炉中冷却至室温后，然后在通过人工取走，如此以来则会浪费掉大量的时间。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种半自动快速退火炉设备，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种半自动快速退火炉设备，包括机架，所述机架前方位置固定连接有控制面板，所述控制面板用于各部件动作逻辑的主控制；所述机架内固定连接有强电控制模块和弱电控制模块，所述强电控制模块主要包括主电源的接入；所述弱电控制模块用于为整机的动作部件提供逻辑控制所需的电气原件；所述机架内固定连接有炉体，所述炉体内设有加热机构，所述加热机构用于快速升高活着降低炉体内的温度且控温精准；所述炉体前方位置滑动连接有炉门，所述炉门上固定连接有石英支架，所述石英支架上固定连接有晶圆载盘；所述炉门上方位置设有拿取机构，所述拿取机构用于在炉门打开后，自动将晶圆载盘上的晶圆取下。

3、所述加热机构包括多个红外灯管，多个所述红外灯管贯穿炉体且对称分布在炉体内上下两侧位置；所述炉体上设有抽真空机构，所述抽真空机构用于将炉体内的空气抽完；所述炉体上设有降温机构，所述降温机构用于在炉体内晶圆完成热处理后快速降温。

4、所述抽真空机构包括真空泵，所述真空泵与机架固定连接；所述炉体上固定连接有抽真空接口；所述真空泵上接通有抽真空调节阀，所述抽真空调节阀另一端抽真空接口接通。

5、所述降温机构包括工艺气体模块，所述工艺气体模块与机架固定连接且工艺气体模块上接通有电磁阀模块，所述电磁阀模块另一端与炉体接通。

6、所述炉体上左右两侧位置对称固定连接有两个散热架，上侧所述散热架与上侧位置的多个红外灯管固定连接，下侧所述散热架与下侧位置的多个红外灯管固定连接；所述散热架上接通有三个排风口；所述机架内固定连接有抽风箱。

7、所述机架内固定连接有冷却水模块，所述冷却水模块上连接有进水管和出水管；所述炉体外壁固定连接有多个冷却管，多个所述冷却管串联设置且首尾位置的冷却管分别与进水管和出水管接通。

8、所述拿取机构包括两个限位杆，两个所述限位杆均与机架固定连接且限位杆上套设有第一弹簧；两个所述限位杆底部设有升降架，所述升降架与两个限位杆滑动连接，所述第一弹簧上下两端分别与升降架和限位杆固定连接；所述升降架底部左右两侧位置对称滑动连接有夹持杆；所述升降架上固定连接有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆伸缩端固定连接有推块，所述推块左右两侧位置对称转动连接有连杆，左右两侧所述连杆另一端分别与左右两侧的夹持杆转动连接；所述机架上设有升降机构，所述升降机构用于驱动升降架上升以及下降。

9、所述升降机构包括转动杆，所述转动杆与机架转动连接且转动杆上开设有左右贯通的滑槽，所述滑槽内滑动连接有滑块，所述滑块左右两端均与升降架滑动连接；所述机架上设有驱动机构，所述驱动机构用于驱动转动杆转动。

10、所述驱动机构包括气缸，所述气缸与机架固定连接且气缸伸缩端固定连接有推板，所述推板与机架滑动连接；所述推板前端左右两侧位置对称固定连接有拉杆，左右两侧所述拉杆分别与左右两侧的限位杆滑动连接；所述转动杆上位于与机架连接处位置左右两侧对称固定连接有驱动杆，所述拉杆后端部分位于驱动杆后方且与驱动杆贴合；所述炉门前端固定连接有第二弹簧，所述第二弹簧前端与机架固定连接。

11、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

12、1.本发明解决半导体芯片加工艺中，产品热处理的需求，快速退火炉具有快速升温和快速降温的功能，且控温精准。半导体材料在晶体生长和制造过程中，由于各种原因，晶体会出现缺陷、杂质、等结构性缺陷，导致晶格不完整，施加电场后的电导率较低。通过快速退火炉处理后，可以使材料得到修复，消除硅片中的应力。

13、2.本发明通过向炉体中注入氮气可以快速的将完成热处理后的晶圆实现降温的效果，当晶圆温度下降至不会在空气中被氧化的程度时，打开炉门，由于此时晶圆温度依旧较高，人工拿取不便；通过拿取机构可以自动的将晶圆取出；在取出晶圆后即可对新的晶圆开始热处理，待取出的晶圆自然冷却后即可人工取走。

技术特征：

1.一种半自动快速退火炉设备，包括机架(1)，其特征在于：所述机架(1)前方位置固定连接有控制面板(2)，所述控制面板(2)用于各部件动作逻辑的主控制；所述机架(1)内固定连接有强电控制模块(3)和弱电控制模块(4)，所述强电控制模块(3)主要包括主电源的接入；所述弱电控制模块(4)用于为整机的动作部件提供逻辑控制所需的电气原件；所述机架(1)内固定连接有炉体(5)，所述炉体(5)内设有加热机构，所述加热机构用于快速升高活着降低炉体(5)内的温度且控温精准；所述炉体(5)前方位置滑动连接有炉门(6)，所述炉门(6)上固定连接有石英支架(7)，所述石英支架(7)上固定连接有晶圆载盘(8)；所述炉门(6)上方位置设有拿取机构，所述拿取机构用于在炉门(6)打开后，自动将晶圆载盘(8)上的晶圆取下。

2.根据权利要求1所述一种半自动快速退火炉设备，其特征在于：所述加热机构包括多个红外灯管(9)，多个所述红外灯管(9)贯穿炉体(5)且对称分布在炉体(5)内上下两侧位置；所述炉体(5)上设有抽真空机构，所述抽真空机构用于将炉体(5)内的空气抽完；所述炉体(5)上设有降温机构，所述降温机构用于在炉体(5)内晶圆完成热处理后快速降温。

3.根据权利要求2所述一种半自动快速退火炉设备，其特征在于：所述抽真空机构包括真空泵(10)，所述真空泵(10)与机架(1)固定连接；所述炉体(5)上固定连接有抽真空接口(11)；所述真空泵(10)上接通有抽真空调节阀(12)，所述抽真空调节阀(12)另一端抽真空接口(11)接通。

4.根据权利要求2所述一种半自动快速退火炉设备，其特征在于：所述降温机构包括工艺气体模块(13)，所述工艺气体模块(13)与机架(1)固定连接且工艺气体模块(13)上接通有电磁阀模块(14)，所述电磁阀模块(14)另一端与炉体(5)接通。

5.根据权利要求2所述一种半自动快速退火炉设备，其特征在于：所述炉体(5)上左右两侧位置对称固定连接有两个散热架(15)，上侧所述散热架(15)与上侧位置的多个红外灯管(9)固定连接，下侧所述散热架(15)与下侧位置的多个红外灯管(9)固定连接；所述散热架(15)上接通有三个排风口(16)；所述机架(1)内固定连接有抽风箱(17)。

6.根据权利要求1所述一种半自动快速退火炉设备，其特征在于：所述机架(1)内固定连接有冷却水模块(18)，所述冷却水模块(18)上连接有进水管(19)和出水管(20)；所述炉体(5)外壁固定连接有多个冷却管(21)，多个所述冷却管(21)串联设置且首尾位置的冷却管(21)分别与进水管(19)和出水管(20)接通。

7.根据权利要求1所述一种半自动快速退火炉设备，其特征在于：所述拿取机构包括两个限位杆(22)，两个所述限位杆(22)均与机架(1)固定连接且限位杆(22)上套设有第一弹簧(23)；两个所述限位杆(22)底部设有升降架(24)，所述升降架(24)与两个限位杆(22)滑动连接，所述第一弹簧(23)上下两端分别与升降架(24)和限位杆(22)固定连接；所述升降架(24)底部左右两侧位置对称滑动连接有夹持杆(25)；所述升降架(24)上固定连接有电动伸缩杆(26)，所述电动伸缩杆(26)伸缩端固定连接有推块(27)，所述推块(27)左右两侧位置对称转动连接有连杆(28)，左右两侧所述连杆(28)另一端分别与左右两侧的夹持杆(25)转动连接；所述机架(1)上设有升降机构，所述升降机构用于驱动升降架(24)上升以及下降。

8.根据权利要求7所述一种半自动快速退火炉设备，其特征在于：所述升降机构包括转动杆(29)，所述转动杆(29)与机架(1)转动连接且转动杆(29)上开设有左右贯通的滑槽(30)，所述滑槽(30)内滑动连接有滑块(31)，所述滑块(31)左右两端均与升降架(24)滑动连接；所述机架(1)上设有驱动机构，所述驱动机构用于驱动转动杆(29)转动。

9.根据权利要求8所述一种半自动快速退火炉设备，其特征在于：所述驱动机构包括气缸(32)，所述气缸(32)与机架(1)固定连接且气缸(32)伸缩端固定连接有推板(33)，所述推板(33)与机架(1)滑动连接；所述推板(33)前端左右两侧位置对称固定连接有拉杆(34)，左右两侧所述拉杆(34)分别与左右两侧的限位杆(22)滑动连接；所述转动杆(29)上位于与机架(1)连接处位置左右两侧对称固定连接有驱动杆(35)，所述拉杆(34)后端部分位于驱动杆(35)后方且与驱动杆(35)贴合；所述炉门(6)前端固定连接有第二弹簧(36)，所述第二弹簧(36)前端与机架(1)固定连接。

技术总结本发明公开了退火炉技术领域的一种半自动快速退火炉设备，包括机架，机架前方位置固定连接有控制面板，控制面板用于各部件动作逻辑的主控制；机架内固定连接有强电控制模块和弱电控制模块，强电控制模块主要包括主电源的接入；机架内固定连接有炉体，炉体内设有加热机构，加热机构用于快速升高活着降低炉体内的温度且控温精准；炉体前方位置滑动连接有炉门，炉门上固定连接有石英支架，石英支架上固定连接有晶圆载盘；炉门上方位置设有拿取机构，拿取机构用于在炉门打开后，自动将晶圆载盘上的晶圆取下；本发明解决半导体芯片加工艺中，产品热处理的需求，快速退火炉具有快速升温和快速降温的功能，且控温精准。技术研发人员：苏宜鹏,冼健威,侯振健受保护的技术使用者：东莞市晟鼎精密仪器有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/20