一种立式硅单晶热处理炉的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种立式硅单晶热处理炉，属于半导体单晶的热处理炉领域，包括变压器、控制系统和热处理单元，热处理单元为两个，对称设置在变压器和控制系统的两边，热处理单元包括载料机构和热处理机构，载料机构包括物料托盘和载料驱动装置，载料驱动装置可以驱动物料托盘上下移动；热处理机构包括炉体和石英管，石英管安装在炉体内部，石英管的下端设有一开口，炉体的中部区域为工作区，炉体下端的两侧安装有气源的进气口和排气口。本发明采用立式结构，结构简单、使用方便、自动化程度高、占用面积小、适合大直径硅单晶热处理，适于批量生产、工作效率高；并且能充分保证大直径区熔硅单晶辐照缺陷和损伤完全恢复，显示真实电参数。
【专利说明】一种立式硅单晶热处理炉
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体单晶的热处理炉领域，具体是一种立式硅单晶热处理炉。
【背景技术】
[0002]与公知的扩散炉一样，热处理炉也是众所周知的，在完成多种半导体加工处理方面，包括退火、扩散、氧化和化学沉淀等处理上已使用了多年。因此，对这些处理是十分清楚的，特别清楚涉及有关导致产品质量和均匀性上的处理变化的影响。目前硅单晶领域并没有成熟的立式热处理炉，而现有的卧式热处理炉一般结构复杂、自动化程度不高，无法满足大直径硅单晶的热处理工艺和批量化生产。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的问题是:克服现有技术的不足，提供一种结构简单、使用方便、自动化程度高、占用面积小、适合大直径硅单晶热处理，适于批量生产、工作效率高；并且能充分保证大直径区熔硅单晶辐照缺陷和损伤完全恢复，显示真实电参数的立式硅单晶热处理炉。
[0004]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种立式硅单晶热处理炉，包括变压器，设置在变压器正下方的控制系统和热处理单元，所述热处理单元为两个，对称设置在变压器和控制系统的两边，所述热处理单元包括载料机构和位于载料机构正上方的热处理机构，所述载料机构包括物料托盘和载料驱动装置，所述载料驱动装置可以驱动物料托盘上下移动；所述热处理机构包括炉体和石英管，所述石英管安装在炉体内部，所述石英管的下端设有一开口，所述开口的尺寸可以使硅单晶进入和离开，所述炉体的中部区域为工作区，所述炉体下端的两侧安装有气源的进气口和排气口并与石英管内部连通；将硅单晶放置在物料托盘上，由载料驱动装置驱动物料托盘上升至工作区，调节控制系统，对物料进行热处理。
[0005]进一步地，所述载料驱动装置为一气缸.
[0006]进一步地，所述物料托盘放置在一升降台上，所述升降台的一边固定在气缸的活动杆上，另一边可以沿一竖直固定杆上下移动，所述竖直固定杆与气缸对称设置在物料托盘的两边。
[0007]进一步地，所述物料托盘上升至石英管开口处，形成一个气密空间。
[0008]进一步地，所述石英管可拆卸地安装在炉体内部，石英管经拆卸后与物料托盘经物料驱动装置驱动，下降至所需高度，对石英管进行维护。
[0009]进一步地，所述工作区设有一加热器，所述加热器安装在炉体内壁上。
[0010]进一步地，所述物料托盘为高纯石英或碳化硅材质。
[0011]本发明具有的优点和积极效果是:
[0012](I)本发明采用立式结构，结构简单、使用方便、自动化程度高、占用面积小。
[0013](2)本发明采用立式结构，与卧式炉相比具有较好的承重能力和物料托盘的推拉能力，更适合大直径硅单晶热处理；能够较易地将物料置于热处理炉的几何中心位置，并且物料可以在温度、气流均一的环境下进行热处理，适于批量生产、作效率高。
[0014](3)本发明的热处理过程能充分保证大直径区熔硅单晶辐照缺陷和损伤完全恢复，显示真实电参数。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1右是物料放置于物料托盘上的结构示意图。
[0016]图1左是石英管经拆卸后与物料托盘经物料驱动装置驱动，下降至所需高度的结构示意图。
[0017]图2是物料放置于物料托盘上时，立式硅单晶热处理炉的侧视图。
[0018]图中:1、变压器；2、控制系统；3、热处理单元；4、载料机构；5、热处理机构；6、物料托盘；7、载料驱动装置；8、炉体；9、石英管；10、工作区；11、进气口 ；12、排气口 ；13、升降台。
【具体实施方式】
[0019]如图1、图2所示，一种立式硅单晶热处理炉，包括变压器1、控制系统2和热处理单元3，热处理单元3为两个，对称设置在变压器I和控制系统2的两边，热处理单元3包括载料机构4和位于载料机构4正上方的热处理机构5,载料机构4包括物料托盘6和载料驱动装置7，载料驱动装置7为一气缸，物料托盘6放置在一升降台13上，升降台13的一边固定在气缸的活动杆上，另一边可以沿一竖直固定杆上下移动，竖直固定杆与气缸对称设置在物料托盘的两边，载料驱动装置7可以驱动物料托盘6上下移动。热处理机构5包括炉体8和石英管9，石英管9可拆卸地安装在炉体8内部，石英管9的下端设有一开口，开口的尺寸可以使硅单晶进入和离开，物料托盘6上升至石英管9开口处，形成一个气密空间，炉体8的中部区域为工作区10，工作区10设有一加热器，加热器安装在炉体8的内壁上，可对硅单晶进行热处理，炉体8下端的两侧安装有气源的进气口 11和排气口 12并与石英管9内部连通，高纯度氧气由进气口 11进入石英管9内，并从排气口 12排出；如图1右所示，将硅单晶放置在物料托盘6上，由载料驱动装置7驱动物料托盘6升至工作区10，对硅单晶进行热处理。如图1左所示，石英管9经拆卸后与物料托盘6经物料驱动装置7驱动，下降至所需高度。
[0020]本实例的工作过程:调节变压器I使控制系统2保持在恒定的压力范围内工作。控制系统2可控制载料驱动装置7使升降台13上的物料托盘6上升或下降，物料托盘6下降，将硅单晶垂直放置在物料托盘6上，物料托盘6上升，使硅单晶进入炉体8内的石英管9中，并且位于工作区10，同时物料托盘6与石英管9形成一个气密空间，高纯度氧气由进气口 11进入石英管9内，并从排气口 12排出，将石英管9内的空气置换出去，以便保持石英管9内清洁，防止热处理时其他杂质的干扰。
[0021]调节控制系统2，选择合适的热处理工艺，对工作区10内的硅单晶进行热处理，退火的温度为850°C，恒温3-1 6 h，缓升缓降温，升温速率为1-3 °C /min,降温速率为0.5-20C /min，根据不同规格区分；硅单晶降至一定温度后，控制系统2控制载料驱动装置7使物料托盘6下降，取出硅单晶。
[0022]石英管9可拆卸地安装在炉体8内部，石英管9需要维护时，将其从炉体上拆卸后与物料托盘6经物料驱动装置7驱动，下降至所需高度，取下石英管9，进行维护。
[0023]本发明为两个热处理单元，可以对不同尺寸的硅单晶分别进行热处理，并进行批量生产，工作效率高。
[0024]以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
【权利要求】
1.一种立式硅单晶热处理炉，包括变压器和设置在变压器正下方的控制系统，其特征在于:还包括热处理单元，所述热处理单元为两个，对称设置在变压器和控制系统的两边，所述热处理单元包括载料机构和位于载料机构正上方的热处理机构，所述载料机构包括物料托盘和载料驱动装置，所述载料驱动装置可以驱动物料托盘上下移动；所述热处理机构包括炉体和石英管，所述石英管安装在炉体内部，所述石英管的下端设有一开口，所述开口的尺寸可以使硅单晶进入和离开，所述炉体的中部区域为工作区，所述炉体下端的两侧安装有气源的进气口和排气口并与石英管内部连通。
2.根据权利要求1所述的一种立式硅单晶热处理炉，其特征在于:所述载料驱动装置为一气缸。
3.根据权利要求1或2所述的一种立式硅单晶热处理炉，其特征在于:所述物料托盘放置在一升降台上，所述升降台的一边固定在气缸的活动杆上，另一边可以沿一竖直固定杆上下移动，所述竖直固定杆与气缸对称设置在物料托盘的两边。
4.据权利要求1所述的一种立式硅单晶热处理炉，其特征在于:所述物料托盘上升至石英管开口处，形成一个气密空间。
5.根据权利要求1所述的一种立式硅单晶热处理炉，其特征在于:所述石英管可拆卸地安装在炉体内部。
6.据权利要求1所述的一种立式硅单晶热处理炉，其特征在于:所述工作区设有一加热器，所述加热器安装在炉体内壁上。
7.根据权利要求1所述的一种立式硅单晶热处理炉，其特征在于:所述物料托盘为高纯石英或碳化硅材质。
【文档编号】C30B33/02GK104278329SQ201410525502
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年9月30日 优先权日:2014年9月30日
【发明者】高树良, 王彦君, 王刚, 张雪囡, 崔敏 申请人:天津市环欧半导体材料技术有限公司