一种节能型半导体生产用扩散炉的制作方法

本发明属于半导体扩散，具体的说是一种节能型半导体生产用扩散炉。

背景技术：

1、扩散炉是半导体生产线前工序的重要工艺设备之一，用于大规模集成电路、分立器件、电力电子、光电器件和光导纤维等行业的扩散、氧化、退火、合金及烧结等工艺；扩散完成后续需要对晶舟以及产品进行降温，一般的产品可以直接在空气中降温，但对于品质要求严格的产品需要使用保护气体降温，在降温的同时将产品与外部空气隔离，防止空气中的杂质吸附在产品上，因此大部分扩散炉都设有冷却设备，在炉体内部对产品进行降温。

2、目前的扩散炉在连续使用期间，对晶舟以及产品进行降温时，使用冷却介质对炉体内部进行整体降温，降温完成后将晶舟和产品取出，未扩散的产品移动到炉体内部后重新对炉体进行加热，这就需要对炉体内部进行反复的加热和降温，增加能耗，同时增加扩散需要的时间，反复加热和降温还会增加炉体损坏的几率，降低炉体的使用寿命。

技术实现思路

1、为了弥补现有技术的不足，本发明提出的一种节能型半导体生产用扩散炉。本发明主要用于解决因目前的扩散炉在连续使用期间，需要对炉体内部进行反复的加热和降温，增加能耗的问题。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明提供了一种节能型半导体生产用扩散炉，包括安装架、扩散炉组件、气管、升降组件和晶舟；所述扩散炉组件包括炉筒、降温筒、保温筒、防护罩、加热机构、密封机构、一号连接件、保温件和一号动力机构；

3、所述安装架上固定连接所述炉筒、所述降温筒、所述保温筒和所述防护罩；所述炉筒、所述保温筒以及所述防护罩均为上端封闭下端敞开的结构；所述降温筒设置在所述炉筒的正下方；所述降温筒的上端和所述炉筒的下端之间密封连接；所述保温筒设置在所述炉筒和所述防护罩之间；

4、所述保温筒的内壁上连接所述加热机构；所述加热机构用于对所述炉筒进行加热；

5、所述炉筒一侧的外壁上设有充气结构；所述充气结构用于向所述炉筒内部充气；所述充气结构与扩散气源连通；所述炉筒的侧壁上设有排气结构；所述排气结构与废气回收组件连通；

6、所述降温筒内连接所述气管；所述气管用于向所述降温筒内通入冷却气体；所述气管与冷却气源连通；所述降温筒的上端连接所述密封机构；

7、所述安装架上设置所述一号连接件；所述一号连接件上转动连接所述保温件；所述保温件上连接所述晶舟；所述晶舟的上端设有连接结构；所述一号连接件内设置所述一号动力机构；所述一号动力机构用于实现所述保温件的转动；所述一号连接件与所述安装架的下端之间通过所述升降组件连接；所述升降组件用于实现所述一号连接件的上升或者下降；

8、所述安装架的下端固定连接有一号电机；所述一号电机与所述升降组件之间通过一号传动机构连接；所述一号传动机构用于实现所述升降组件的伸长或者缩短；所述一号电机与所述密封机构通过二号传动机构连接；所述二号传动机构用于改变所述密封机构的工作状态。

9、优选的，所述密封机构包括固定筒、密封环和一号环形件；所述降温筒的上端固定连接所述固定筒；所述固定筒的上端设有固定结构；所述固定筒内连接所述密封环；所述密封环的上端与所述固定结构固定连接；所述密封环的下端固定连接所述一号环形件；所述一号环形件的外壁与所述固定筒的内壁滑动连接；所述二号传动机构与所述一号环形件连接。

10、优选的，所述二号传动机构包括一号转动筒、环形转动件、一号限位件、一号固定件、一号弹性件、二号环形件、抵触件、一号连接杆、一号齿圈、一号转动轴、一号齿轮、一号传动件和支撑件；

11、所述安装架的下端设有支撑板结构；所述降温筒的下端固定连接所述支撑件；所述支撑件上均匀间隔设有二号限位结构；所述降温筒的下端转动连接所述一号转动筒；所述一号转动筒的内侧设有一号安装槽；所述一号安装槽的侧壁上均匀间隔设有一号限位槽；所述一号安装槽内连接所述环形转动件；

12、所述环形转动件上设有二号安装槽；所述二号安装槽内设置所述一号限位件、所述一号固定件和所述一号弹性件；所述一号限位件与所述环形转动件滑动连接；所述一号固定件与所述环形转动件固定连接；所述一号弹性件的一端抵触在所述一号固定件上；所述一号弹性件的一端抵触在所述一号限位件的一端；所述一号限位件的另一端设有一号限位结构；

13、所述环形转动件的内壁上均匀间隔设有二号限位槽；所述二号限位结构抵触在所述二号限位槽内；所述环形转动件的上表面上均匀间隔设有推动结构；所述推动结构的上端设有平面结构；

14、所述环形转动件的上方设置所述二号环形件；所述二号环形件与所述二号限位结构滑动连接；所述二号环形件的下端均匀间隔设置所述抵触件；所述二号环形件与所述一号环形件之间通过所述一号连接杆固定连接；

15、所述一号转动筒的下端固定连接所述一号齿圈；所述降温筒外设置所述一号转动轴；所述一号转动轴的上端与所述降温筒转动连接；所述一号转动轴的下端与所述支撑板结构转动连接；所述一号转动轴的上端固定连接所述一号齿轮；所述一号齿轮与所述一号齿圈啮合；所述一号转动轴的下端与所述一号电机的转轴之间通过所述一号传动件传动。

16、优选的，所述一号转动筒的上端均匀间隔设置所述气管；所述气管与所述一号转动筒固定连接；所述气管的侧壁上均匀间隔设有喷孔；所述一号转动筒的上端设有一号连接槽；所述一号连接槽的上下两端设有一号密封件；所述一号密封件对所述一号转动筒与所述降温筒之间的缝隙进行密封；所述气管的下端与所述一号连接槽连通；所述降温筒的下端设有进气结构；所述进气结构与冷却气源连通；所述进气结构与所述一号连接槽连通。

17、优选的，所述升降组件包括一号滑动件、二号滑动件、剪叉机构和一号铰接轴；所述支撑板结构的上端面上设有一号铰接部；所述支撑板结构上滑动连接所述一号滑动件；所述一号连接件的下端面上设有二号铰接部；所述一号连接件上滑动连接所述二号滑动件；

18、所述支撑板结构和所述一号连接件之间通过所述剪叉机构连接；所述剪叉机构对称设置在所述一号滑动件的两侧；所述剪叉机构下端的一个支杆与所述一号滑动件铰接；所述剪叉机构下端的另一个支杆与所述一号铰接部铰接；所述剪叉机构上端的一个支杆与所述二号滑动件铰接；所述剪叉机构上端的另一个支杆与所述二号铰接部铰接；两个所述剪叉机构之间通过所述一号铰接轴连接在一起；靠近所述一号铰接部的一个所述一号铰接轴与所述一号传动机构连接。

19、优选的，所述一号传动机构包括一号驱动件、三号驱动件、一号驱动轴、固定座、二号连接轴、减速件、二号固定件、四号滑动件和五号弹性件；所述支撑板结构上滑动连接所述一号驱动件；所述一号驱动件上设有三号连接槽；所述三号连接槽的侧壁上设有三号安装槽；所述三号安装槽内连接所述三号驱动件；所述支撑板结构上转动连接所述一号驱动轴；所述一号驱动轴的上端抵触在所述三号连接槽内；所述一号驱动轴的侧壁上对称设有一号驱动槽；所述一号驱动槽对称设置在所述一号转动轴轴线的两侧；两个所述一号驱动槽相互靠近的端部之间相互连通；所述三号驱动件抵触在所述一号驱动槽内；

20、所述支撑板结构的下方固定连接所述固定座；所述固定座上转动连接所述二号连接轴；所述二号连接轴与所述一号驱动轴之间通过所述减速件连接；

21、所述一号电机的转轴上固定连接所述二号固定件；所述二号固定件上设有四号安装槽；所述四号安装槽的侧壁上设有二号滑动槽；所述二号滑动槽内滑动连接所述四号滑动件；所述二号滑动槽的两侧对称设有五号安装槽；所述四号滑动件上对称设有六号安装槽；所述五号安装槽内设有所述五号弹性件；所述五号弹性件的一端抵触在所述五号安装槽内；所述五号安装槽的另一端抵触在所述六号安装槽内；

22、所述二号连接轴的下端设有环状部；所述环状部的内壁上均匀间隔设有二号驱动槽；所述一号驱动轴上套设有六号弹性件；所述六号弹性件的上端与所述一号驱动件的下端固定连接；所述六号弹性件的下端与所述支撑板结构固定连接。

23、优选的，所述三号驱动件为球形；所述三号驱动件与所述一号驱动件球接。

24、优选的，所述抵触件为球形；所述抵触件与所述二号环形件球接。

25、本发明的有益效果如下：

26、1.本发明中通过升降组件带动晶舟向炉筒内部移动，密封机构对降温筒上端开口与一号连接件侧壁之间的缝隙进行密封，使气体与晶圆产生沉积反应；升降组件带动一号连接件向下移动，带动晶舟向下移动，密封机构对降温筒上端开口与连接结构侧壁之间的缝隙进行密封，对炉筒下端进行密封，冷却气源持续工作，对晶圆进行降温；密封机构对降温筒上端开口与连接结构侧壁之间的缝隙进行密封，降低炉筒内热量的流失速度，降低下次使用时需要提升的温度，降低能耗；密封机构与升降组件配合，方便晶舟上下移动，提高扩散炉的便利性。

27、2.本发明中二号传动机构对一号环形件产生推力，使一号环形件向上移动，挤压密封环，使密封机构处于工作状态；二号传动机构对一号环形件的推力消失，在密封环自身弹力的作用下恢复放松状态，使密封机构处于不工作状态。

28、3.本发明中抵触件沿着推动结构移动，抵触件向上移动，一号环形件向上移动，对密封环进行挤压，密封机构处于工作状态，当二号限位槽的一号侧壁抵触在二号限位结构的侧面上时，使抵触件保持不动，使密封机构保持工作状态；抵触件沿着推动结构向下移动，密封环恢复原来的形状，使密封机构处于不工作状态，当二号限位槽的二号侧壁抵触在二号限位结构的侧面上时，使抵触件保持不动，密封机构保持不工作状态。

29、4.本发明中对晶圆进行冷却时，一号电机反向慢速转动，气管转动的同时向晶圆喷出冷却气体，使冷却气体与晶圆充分接触，进而提高降温速度。

30、5.本发明中一号电机慢速转动时，四号滑动件从二号驱动槽内脱离，环状部不转动；一号电机正向快速转动时，四号滑动件在抵触在二号驱动槽内，带动环状部转动，带动二号连接轴转动，带动三号驱动件移动，带动一号驱动件移动，使升降组件伸长或者缩短。