Печь для термообработки

Печь для термообработки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ (u)769263

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 261278 (21) 2702978/29-02 с присоединением заявки № р )м. к.

F 27 В 9/20

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 071080. Бюллетень ¹ З7

Дата опубликования описания 151080 (5З) УДК 621. 782. .231(088.8) (72) Авторы изобретения

В.Н. Баранов, В.И. Иванов, Н.М. Мытарев и В.М. Тимофеев (71) Заявитель (54) ПЕЧЬ ДЛЯ ТЕРМООБРАБОТКИ

Изобретение относится к установ,кам с инфракрасным нагревом для термообработки полупроводниковых подложек и может быть использовано для проведения процессов сушки, вжигания пленок и диффузионного отжига в непрерывном режиме.

Для проведения диффузионного отжига используется печь с перемещением пластин через зону термообработки на воздушной подушке, содержащая нагревательную камеру (с реэистивным или ИК-нагревателем) с установленным в ней кварцевым РеактоРом, лотком в виде кварцевой трубки прямоугольного профиля с шлифованной колеей лотка, установленного с уклоном 1-2, в котором выполнены отверстия для подачи технологического газа, образующего 20 воздушную подушку под пластинами $1), Позиционное перемещение пластин по лотку осуществляется при полной его загрузке рядом пластин с поштучной выгРузкой манипулятором одной 25 пластины и загрузкой в другой конец ряда следующей пластины. Таким образом осуществляется позиционное перемещение пластин через неравномерные температурные зоны нагрева и охлаждения, а также изотермическую рабочую зону. Сложность выполнения манипулятора в изотермической рабочей зоне не позволяет нагревать пластины только в ее пределах. Прн обработке пластин большого диаметра в зонах нагрева и охлаждения возможны термические напряжения из-за неравномерности нагрева.

Нагрев по полю пластин осуществляется по сложному графику, а время разогрева пластин на каждой позиции обработки (переходный процесс) определяется многими факторами: характером движения пластин, спектральным составом падающего излучения и т.п.

Известна также печь для термообработки, содержащая нагревательную камеру с кварцевым реактором, в котором расположен транспортер, выполненный в виде лотка с полым днищем, имеющий отверстия для выхода газа и упоры )2j.

При проведении обработки пластин упоры выступают из колеи и фиксируют их положение. Поочередно опуская и поднимая упоры, обеспечивается позиционное перемещение пластин через изотермическую зону обработки. В результате пластины проходят зону на769263 грева и охлаждения с большой скоростью и нагреваются в рабочей нзотермической зоне.

Однако в такой печи пластины при высокотемпературном отжиге нагреваются неравномерно из-за переходных процессов в системе лоток (кварц) — плас5 тина (кремний) при перемещении пластин с одной позиции на другую, вследствие влияния шага размещения ламп на равномерность температурного поля (полосатый нагрев), из-за отсутствия управления лучистыми потоками с плас.тины и к пластине и нетехнологичности выполнения упоров в кварцевом лотке, сложности конструкции и ненадежности в работе.

Цель изобретения — повышение равномерности нагрева изделий.

Это достигается тем, что печь снабжена размещенными над лотком экранами, укрепленными на упорах и имею- 20 щими воэможность вертикального перемещения. Кроме того, с целью управления лучистым и газовым потоком экраны выполнены с отверстиями.

На фиг. 1 изображена печь, про- 25 дальный разрез; на фиг. 2 — разрез

A A на фиг. 1; на фиг. 3 — график изменения температуры пластины при перемещении через зону термообработки (сплошная линия — с экранами, 30 пунктирная линия — без экранов).

Печь имеет водоохлаждаемые отража- . тели 1 с галогенными лампами 2, кварцевый прямоугольный реактор 3, уплотненный шлюзами загрузки 4 и выгрузо ки 5. Под уклоном 1-2 в сторону шлюза выгрузки 5 закреплен кварцевый лоток б с полым днищем 7, верхняя часть которого выполнена шлифованной. В верхней части выполнены отверстия 8 для подачи газа под пластину 9. На 40 днище 7 опирается упор 10, выполненный заодно с экраном 11. Крайние упоры 10 выполнены без экранов 11. Число упоров 10 равно числу пластин 9.

B центре экрана 11 выполнено отверстие 12, выравнивающее неоднородность температурного поля по пластине 9.

Подъем экрана 11 с упором 10 обеспечивается путем поворота вала 13 с кулачком 14. Все экраны 11 закреплены на оси 15 на специальных втулках 16.

Печь работает в следующей последо-. вательности .

Устанавливается рабочая температура и подается в лоток б рабочий газ.

Из шлюза загрузки 4 на лоток 6 загру- 55 жается пластина 9, которая фиксируется первым упором 10. Через заданное время цикла вал 13 плавно поворачивается на один оборот, в процессе которого поочередно справа налево под-® нимаются упоры 10 с экранами 11, поскольку ках цый кулачок 14 смещен по углу относительно соседнего. В результате пластина 9 из под правого упора 10 переходит под следующий упор

10 с экраном 11. В такой циклической последовательности пластины 9 заполняют все позиции под экранами 11 и начинается поштучная их выгрузка из печи через шлюз выгрузки 5. Необходимо пояснить, каким образом в данной конструкции повышается равномерность нагрева пластин 9.

При двухстороннем нагреве пластин

9 работают верхние и нижние лампы 2.

Экраны 11 обеспечивают прогрев участков днища 7 до температур, когда наличие или отсутствие пластин 9 не оказывает существенного влияния. В результате подавляются переходные температурные процессы при переходе пластин с одной позиции на другую.

При нагреве снизу данный эффект выражен слабее, но появляется возможность гибко управлять температурным полем пластины 9 при перемещении, а также наличии или отсутствии экранов 11 или выполнении в них отверстий 12. При лучистом нагреве иногда имеет место перегрев центра пластины, размещенной на кварцевой подставке.

Меняя размер отверстия 12 можно добиться требуемой равномерности нагрева или сформировать радиальный температурный профиль по требуемому закону, чего нельзя выполнить за счет изменения конструкции термической камеры. Установкой крайних упоров 10 без экранов 11 решается задача предварительного нагрева или охлаждения пластины 9 при выпокотемпературной обработке и тем самым предотвращается тепловой удар (см. фиг. 3, пунктир). При этом нет необходимости в формировании дополнительных температурных зон. Таким образом, простыми конструктивными средствами решается задача формирования равномерных температурных полей на пластинах и управления их движением в рабочей зоне. формула изобретения

1. Печь для термообработки, содержащая нагревательную камеру с кварцевым реактором, в котором расположен транспортер, выполненный в виде лотка с полым днищем, имеющий отверстия для выхода газа и упоры, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения равномерности нагрева изделий, она снабжена размещенными над лотком экранами, укрепленными на упорах и имеющими .воэможность вертикального перемещения.

2. Печь по п. 1, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что, с целью управления лучистым и газовым потоками, экраны выполнены с отверстиями.

769263

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство

СССР Р 493129, кл. С 21 D 9/00, 1973.

2. Зворыкин Д.Б. и др. Термическое оборудование полупроводникового и микроэлектронного производства с лучистым их нагревом. Обзоры по электронной технике. Серия "Полупроводниковые приборы",1975, вып. 12, ч. Il,c. 42.

Ч

7И263 фиг. У

Тираж 671 Подписное

BHHHGH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Эаказ 7861/76 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Н. Кузовкина

Редактор М. Рогова Техред M.Ïåòêî Корректор А, Гриценко