真空退火炉的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明主要涉及半导体加工的热处理设备，尤其涉及一种真空退火炉。
【背景技术】
[0002]真空退火炉是半导体加工中的典型热处理设备，用于集成电路、分立器件、太阳能光伏行业中退火、合金及烧结等工艺。该工艺能够显著改善材料表面的性能，提高材料表面纯度，提高材料的疲劳强度、塑性、韧性和耐腐蚀性等参数，是材料改性方面高精度、优质、节能和清洁无污染的加工制造技术，是当今制造技术的重要领域和工艺发展的热点领域。
[0003]为了提高真空退火炉的利用率，减少工艺完成后设备的降温时间，要求退火炉的最大降温速率不小于80°C/min。由于退火炉的炉管中间位置有保温和隔热装置，不方便安装降温装置。因此，现有的技术方案一般采用在炉管的尾端或者前端增加强冷风机及管道的方法来实现快速降温。降温装置主要包括风冷装置和水冷装置，风冷装置主要包括强冷风机;水冷装置主要包括炉体端盖内的水冷管道和冷却水系统。基本原理是在工艺完成后的降温阶段，通过开启风机加快炉管两端的空气流动，带走炉管端口的热量;并结合端盖中的水冷管道内的冷却水的快速流动带走大量热量，从而达到快速降温的目的。
[0004]现有技术中采用的是强冷风机结合水冷管道方法，由于降温的位置都在炉体的两端，炉内还需要经过一个热量从炉体中间向两端传递的过程，因此降温效果不是很理想，降温的速率主要通过增大强冷风机功率和加快冷却水流速等方法来改善，而且由于该方案是利用加快炉外的热量传递来实现降温，降温速率有一定的局限性。另外大功率的强冷风机占用的空间较大，对于设备整体各部件的布局有很大的影响，而且在强冷风机的运行过程中会产生较大的噪声。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种布局简单紧凑、使用环保、可大大提高降温速率的真空退火炉。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案:
一种真空退火炉，包括炉管和套于炉管内的石英管，所炉管的前后两端分别设有前端盖和后端盖，所述石英管外壁与炉管内壁之间形成加热腔，石英管与前端盖和后端盖之间形成反应腔，所述后端盖上装设有伸入至反应腔内并延伸至前端盖附近的管内气冷吹扫组件，所述炉管上装设有与加热腔连通的管外气冷吹扫组件。
[0007]作为上述技术方案的进一步改进:
所述管内气冷吹扫组件包括进气管、吹扫管和抽气管，所进气管和抽气管均装设于后端盖上，所述抽气管与反应腔相通，所述吹扫管设置在反应腔内，吹扫管的一端与进气管连通，另一端伸至前端盖附近。
[0008]所述吹扫管包括连接部、盘管部和延伸部，所述连接部与进气管连接，所述盘管部与连接部连接并位于后端盖附近，所述延伸部一端与盘管部连接，另一端伸至前端盖附近。
[0009]所述管外气冷吹扫组件包括进气腔和抽气筒，所述进气腔和抽气筒设置在炉管相对的两侧并与加热腔连通。
[0010]所述进气腔设置为“鸭嘴”状结构。
[0011 ]所述加热腔的两端设有柔性缓冲块。
[0012]与现有技术相比，本发明的优点在于:
本发明的真空退火炉，后端盖上装设有伸入至反应腔内并延伸至前端盖附近的管内气冷吹扫组件，炉管上装设有与加热腔连通的管外气冷吹扫组件。该结构中，氮气源的气体通过管内气冷吹扫组件进入反应腔的前端，氮气从反应腔前端流向后端，吸收大量热量后再从管内气冷吹扫组件抽走，实现了对反应腔整体的快速降温效果;而管外的高流速压缩空气又可经管外气冷吹扫组件进入加热腔，与加热腔热交换后带走加热腔的大量热量，实现了对加热腔的快速降温效果。通过结合管内气冷吹扫组件和管外气冷吹扫组件进行内外吹扫，使得石英管内外的热量通过快速流动的气体带出，从而显著的加快了炉体的降温速率；本发明不需要采用现有方案中的强冷风机等大型部件，因此减小了降温装置的尺寸大小，方便了退火炉设备各部分的整体布局，也时也大大降低了噪音，使用更加环保。
【附图说明】
[0013]图1是本发明真空退火炉的结构示意图。
[0014]图中各标号表不:
1、炉管；2、石英管；3、前端盖;4、后端盖;5、加热腔;6、反应腔;7、管内气冷吹扫组件；71、进气管;72、吹扫管;721、连接部;722、盘管部;723、延伸部;73、抽气管;8、管外气冷吹扫组件;81、进气腔;82、抽气筒;9、柔性缓冲块。
【具体实施方式】
[0015]以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
[0016]如图1所示，本发明真空退火炉的一种实施例，包括炉管1和套于炉管1内的石英管2，所炉管1的前后两端分别设有前端盖3和后端盖4，石英管2外壁与炉管1内壁之间形成加热腔5，石英管2与前端盖3和后端盖4之间形成反应腔6，后端盖4上装设有伸入至反应腔6内并延伸至前端盖3附近的管内气冷吹扫组件7，炉管1上装设有与加热腔5连通的管外气冷吹扫组件8。该结构中，氮气源的气体通过管内气冷吹扫组件7进入反应腔6的前端，氮气从反应腔6前端流向后端，吸收大量热量后再从管内气冷吹扫组件7抽走，实现了对反应腔6整体的快速降温效果;而管外的高流速压缩空气又可经管外气冷吹扫组件8进入加热腔5，与加热腔5热交换后带走加热腔5的大量热量，实现了对加热腔5的快速降温效果。本发明的真空退火炉，通过结合管内气冷吹扫组件7和管外气冷吹扫组件8进行内外吹扫，使得石英管2内外的热量通过快速流动的气体带出，从而显著的加快了炉体的降温速率;本发明不需要采用现有方案中的强冷风机等大型部件，因此减小了降温装置的尺寸大小，方便了退火炉设备各部分的整体布局，也时也大大降低了噪音，使用更加环保。
[0017]本实施例中，管内气冷吹扫组件7包括进气管71、吹扫管72和抽气管73，所进气管71和抽气管73均装设于后端盖4上，抽气管73与反应腔6相通，吹扫管72设置在反应腔6内，吹扫管72的一端与进气管71连通，另一端伸至前端盖3附近。该结构中，氮气源的气体进入进气管71，再进入吹扫管72吹出与整体反应腔6进行热交换，再经后端盖4的抽气管73抽出，其结构简单实用。
[0018]本实施例中，吹扫管72包括连接部721、盘管部722和延伸部723，连接部721与进气管71连接，盘管部722与连接部721连接并位于后端盖4附近，延伸部723—端与盘管部722连接，另一端伸至前端盖3附近。该结构中，连接部721主要起到连接进气管71的作用，延伸部723起到对整体反应腔6输送冷却气体的效果，而盘管部722盘设在后端盖4附近，可避免热量集中的后端盖4附近，其结构简单、设计巧妙。
[0019]本实施例中，管外气冷吹扫组件8包括进气腔81和抽气筒82，进气腔81和抽气筒82设置在炉管1相对的两侧并与加热腔5连通。该结构中，外部压缩空气经进气腔81进入加热腔5进行热交换再经抽气筒82抽出，其结构简单实用。
[0020]本实施例中，进气腔81设置为“鸭嘴”状结构。进气腔81是一个矩形的腔体，腔体的前端为三段伸出的扁平柱体，柱体中间有细缝，类似“鸭嘴形状”，扁平柱体刚好插入炉管1上的缝隙，压缩空气通过三段“鸭嘴”传入炉管1和石英管3之间的加热腔5，压缩空气带走大量热量后，通过上方的抽气筒82排出，其结构简单、设计巧妙。
[0021]在其它实施例中，外部压缩空气也可用氮气替换，可实现同样的效果。
[0022]本实施例中，加热腔5的两端设有柔性缓冲块9。该柔性缓冲块9可防止加热腔5的气体直接冲击前端盖3和后端盖4，起到了缓冲保护的效果。
[0023]虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。
【主权项】
1.一种真空退火炉，包括炉管(1)和套于炉管(1)内的石英管(2)，所炉管(1)的前后两端分别设有前端盖(3)和后端盖(4)，所述石英管(2)外壁与炉管(1)内壁之间形成加热腔(5)，石英管(2)与前端盖(3)和后端盖(4)之间形成反应腔(6)，其特征在于:所述后端盖(4)上装设有伸入至反应腔(6)内并延伸至前端盖(3)附近的管内气冷吹扫组件(7)，所述炉管(1)上装设有与加热腔(5)连通的管外气冷吹扫组件(8)。2.根据权利要求1所述的真空退火炉，其特征在于:所述管内气冷吹扫组件(7)包括进气管(71)、吹扫管(72)和抽气管(73)，所进气管(71)和抽气管(73)均装设于后端盖(4)上，所述抽气管(73)与反应腔(6)相通，所述吹扫管(72)设置在反应腔(6)内，吹扫管(72)的一端与进气管(71)连通，另一端伸至前端盖(3)附近。3.根据权利要求2所述的真空退火炉，其特征在于:所述吹扫管(72)包括连接部(721)、盘管部(722)和延伸部(723)，所述连接部(721)与进气管(71)连接，所述盘管部(722)与连接部(721)连接并位于后端盖(4)附近，所述延伸部(723)—端与盘管部(722)连接，另一端伸至前端盖(3)附近。4.根据权利要求1至3中任一项所述的真空退火炉，其特征在于:所述管外气冷吹扫组件(8)包括进气腔(81)和抽气筒(82)，所述进气腔(81)和抽气筒(82)设置在炉管(1)相对的两侧并与加热腔(5)连通。5.根据权利要求4所述的真空退火炉，其特征在于:所述进气腔(81)设置为“鸭嘴”状结构。6.根据权利要求1至3中任一项所述的真空退火炉，其特征在于:所述加热腔(5)的两端设有柔性缓冲块(9)。7.根据权利要求5所述的真空退火炉，其特征在于:所述加热腔(5)的两端设有柔性缓冲块(9)。
【专利摘要】本发明公开了一种真空退火炉，包括炉管和套于炉管内的石英管，所炉管的前后两端分别设有前端盖和后端盖，石英管外壁与炉管内壁之间形成加热腔，石英管与前端盖和后端盖之间形成反应腔，后端盖上装设有伸入至反应腔内并延伸至前端盖附近的管内气冷吹扫组件，炉管上装设有与加热腔连通的管外气冷吹扫组件。该真空退火炉具有布局简单紧凑、使用环保、可大大提高降温速率的优点。
【IPC分类】F27B17/00, F27D9/00
【公开号】CN105444571
【申请号】CN201510886600
【发明人】符慧能, 谢振勇, 李明, 肖洁, 成秋云
【申请人】湖南红太阳光电科技有限公司
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年12月7日