一种电磁真空退火炉的制作方法

本发明涉及用于半导体加工的热处理设备，尤其涉及一种电磁真空退火炉。

背景技术：

电磁真空退火炉是在真空状态下对样品加热，防止样品在高温下被氧化或污染，通过加热—保温—降温的时间控制，实现对样品的退火，使样品内部或表面膜材的内应力得到释放，使材料的性能得到稳定；对于磁性材料而言，还可以获得定向磁场，在洁净环境中使材料性能进行转换，实现其特殊功能。

现有的电磁真空退火炉大都采用在真空腔体外绕制线圈从而在腔体内样品区产生磁场，由于磁力线的特性导致磁场均匀性不好；此外现有的电磁真空退火炉大都采用电阻丝加热，由于电阻丝本身具有热惯性大、升降温速率慢的特性，且电阻丝加热存在温度反应灵敏度低、缠绕复杂以及污染等问题，更严重的是电阻丝施加的加热电流会影响退火炉腔体内的磁场分布，改变样品的磁场退火环境。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种升降温速率快、污染小、加热过程不影响腔体内磁场分布的电磁真空退火炉。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种电磁真空退火炉，包括真空腔体及位于真空腔体内的样品架，还包括位于所述真空腔体内的隔热屏、至少一组红外灯管组件和两块用于产生磁场的磁极，所述样品架和所述红外灯管组件位于所述隔热屏内，两块所述磁极位于所述隔热屏外且对称布置于所述样品架两侧。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述隔热屏包括一对平板和一对圆弧板，一对平板位于两块磁极之间，圆弧板两端分别与一块平板连接，所述红外灯管组件设有两组并对称布置于样品架两侧，两组红外灯管组件位于一对圆弧板之间，红外灯管组件包括多根红外灯管，各红外灯管中心至所述样品架中心的距离相等，且相邻两根红外灯管之间的中心距距离相等。

所述真空腔体配设有腔体门，其中一组红外灯管组件固设于所述真空腔体内，另一组红外灯管组件安装于所述腔体门上。

所述平板和圆弧板均为镜面不锈钢板。

所述真空腔体外安装有用于在两块磁极之间产生水平磁场的触发装置，所述触发装置包括连接板及两组触发组件，两组触发组件与两块磁极一一对应设置，所述触发组件包括密封法兰、圆柱件及绕设于圆柱件上的螺旋线圈，所述磁极为板状件，所述圆柱件与磁极焊接，圆柱件与所述真空腔体之间通过所述密封法兰密封，所述连接板连接于两组触发组件的圆柱件之间。

所述磁极和所述圆柱件内均设有水冷腔并相互贯通，所述螺旋线圈配设有风冷装置。

所述磁极表面镀镍。

所述样品架包括底板、顶板及三根呈三角形布置的支撑杆，三根支撑杆上均开设有多个用于放置样品的凹槽，其中两根支撑杆上下两端分别与底板和顶板固定连接，所述顶板上开设有卡槽，另一根支撑杆下端与底板铰接，上端通过紧固件锁紧于所述卡槽内。

还包括位于所述隔热屏内的测温装置，所述测温装置与温控仪连接，所述温控仪位于所述真空腔体外。

所述测温装置为热电偶，所述热电偶的热端与样品架上的样品接触，热电偶的冷端与所述温控仪连接。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明公开的电磁真空退火炉，利用红外灯管组件辐射加热，易于控制加热过程、升降温速率快，避免了污染及复杂的缠绕工作，加热过程中也不会影响真空腔体内的磁场分布；隔热屏一方面用于隔热，避免磁极温度过高，另一方面也可以将热量聚集在隔热屏内，减少热量损耗。

附图说明

图1是本发明电磁真空退火炉的结构示意图。

图2是本发明中的磁极的结构示意图。

图3是本发明中的样品架的主视结构示意图。

图4是本发明中的样品架的俯视结构示意图。

图中各标号表示：1、真空腔体；2、样品架；21、底板；22、顶板；221、卡槽；222、紧固件；23、支撑杆；231、凹槽；3、隔热屏；31、平板；32、圆弧板；4、红外灯管组件；41、红外灯管；5、磁极；6、腔体门；7、触发装置；71、连接板；72、触发组件；721、密封法兰；722、圆柱件；723、螺旋线圈；73、水冷腔；8、样品；9、测温装置；10、抽气接口。

具体实施方式

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。

如图1至图4所示，本实施例的电磁真空退火炉，包括真空腔体1及位于真空腔体1内的样品架2，还包括位于真空腔体1内的隔热屏3、至少一组红外灯管组件4和两块用于产生磁场的磁极5，样品架2和红外灯管组件4位于隔热屏3内，两块磁极5位于隔热屏3外且对称布置于样品架2两侧，该电磁真空退火炉，利用红外灯管组件4辐射加热，易于控制加热过程、升降温速率快，避免了污染及复杂的缠绕工作，加热过程中也不会影响真空腔体1内的磁场分布；隔热屏3一方面用于隔热，避免磁极5温度过高，另一方面也可以将热量聚集在隔热屏3内，减少热量损耗。

隔热屏3包括一对平板31和一对圆弧板32，一对平板31位于两块磁极5之间，圆弧板32两端分别与一块平板31连接，红外灯管组件4设有两组并对称布置于样品架2两侧，两组红外灯管组件4位于一对圆弧板32之间，红外灯管组件4包括多根红外灯管41，各红外灯管41中心至样品架2中心的距离相等，且相邻两根红外灯管41之间的中心距距离相等，也即所有的红外灯管41均处于以样品架2的中心为圆心的圆周上且同一组中相邻的两根红外灯管41对应的圆心角相等，该隔热屏3的结构可使隔热屏3内各处温度更好地保持一致，红外灯管41发出的热量向样品架2中心反射，达到更好的聚热效果，本实施例中，两块磁极5和一对平板31分布于样品架2左右两侧，一对圆弧板32和两组红外灯管组件4分布于样品架2前后两侧。

真空腔体1配设有腔体门6，其中一组红外灯管组件4固设于真空腔体1内，另一组红外灯管组件4安装于腔体门6上，在打开腔体门6的同时即可将对应的一组红外灯管组件4移开，便于装卸样品架2，本实施例中，腔体门6位于真空腔体1前侧，并与真空腔体1的外壳铰接，可实现180°打开，打开时将前侧的红外灯管组件4移开，真空腔体1的抽气接口10位于真空腔体1的后部，真空腔体1内部真空的实现与现有技术相同，不再赘述。

本实施例中，平板31和圆弧板32均为镜面不锈钢板，真空腔体1的壳体全部由非导磁不锈钢材料制作。

真空腔体1外安装有用于在两块磁极5之间产生水平磁场的触发装置7，触发装置7包括连接板71及两组触发组件72，两组触发组件72与两块磁极5一一对应设置，触发组件72包括密封法兰721、圆柱件722及绕设于圆柱件722上的螺旋线圈723，磁极5为板状件，圆柱件722与磁极5焊接，圆柱件722与真空腔体1之间通过密封法兰721密封，连接板71连接于两组触发组件72的圆柱件722之间，当螺旋线圈723中通高频电流后，圆柱件722产生的磁场转化为两块板状件之间的水平磁场，从而在样品8表面形成定向的稳定磁场，且磁极5之间的均匀性好。

本实施例中，磁极5和圆柱件722内均设有水冷腔73并相互贯通，螺旋线圈723配设有风冷装置，水冷腔73中通冷却水实现水冷，螺旋线圈723采用风冷，使得磁场强度更加温度，并提高螺旋线圈723的使用寿命。

本实施例中，磁极5表面镀镍，可进一步提高磁场的稳定性。

样品架2包括底板21、顶板22及三根呈三角形布置的支撑杆23，三根支撑杆23上均开设有多个用于放置样品8的凹槽231，其中两根支撑杆23上下两端分别与底板21和顶板22固定连接，顶板22上开设有卡槽221，另一根支撑杆23下端与底板21铰接，上端通过紧固件222锁紧于卡槽221内，本实施例中，三根支撑杆23呈等边三角形布置，右侧的两根支撑杆23上下两端分别与底板21和顶板22固定连接，左侧的支撑杆23下端与底板21铰接，上端通过蝶形螺母锁紧于卡槽221内，装样品8时，松开蝶形螺母并将该支撑杆23向下转动、打开，将样品8置于凹槽231内即可，样品8装完之后，将该支撑杆23向上转动进入卡槽221内并锁紧即可，该样品架2可将各层样品8充分架空，样品8可更好地直接接受红外灯管41的辐射热，保证升温速率。

电磁真空退火炉还包括位于隔热屏3内的测温装置9，测温装置9与温控仪(图中未示出)连接，温控仪位于真空腔体1外，本实施例中，测温装置9为热电偶，热电偶从真空腔体1的顶部伸入，热电偶的热端与样品架2上的样品8接触，热电偶的冷端通过补偿导线与温控仪连接，利用温控仪控制加热温度。在其他实施例中，热电偶也可以用热敏电阻、PN结温度传感器、红外线测温传感器等代替。

本实施例中，真空腔体1和腔体门6上，尤其是密封处焊接有冷却水槽，防止密封圈因过热而加速老化。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，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。