Печь для термообработки Советский патент 1980 года по МПК F27B9/20 

t

Изобретение относится к установ,кам с инфракрасным нагревом для термообработки полупроводниковых подложек и может быть использовано для 5 проведения процессов сушки, вжигания пленок и диффузионного отжига в непрерывном режиме.

ДЛЯ проведения диффузионного отжига используется печь с перемете- Q нием пластин через зону термообработки на воздушной подушке, содержащая нагревательную камеру (с резистивным ИЛИ ИК-нагревателем) с установленным в ней кварцевым реактором, лотком в j виде кварцевой трубки прямоугольного профиля с ишифованной колеей лотка, установленного с уклоном 1-2°, в котором выполнены отверстия для подачи технологического газа, образующего JQ 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 охлгикдения, а также изотермическую рабочую зону. СЛОЖНОСТЬ выполнения манипулятора в изотермической рабочей зоне не позволяет нагревать пластины только в ее пределах. При 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 реактордм, в котором расположен транспортер, выполненный в виде лотка с полым днищем, имеющий отверстия ДЛЯ выхода газа и упоры 2.

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 нагрева и охлаждения с большой скоростью и нагреваются в рабочей изотермической зоне. Однако в такой печи пластины при высокотемпературном отжиге нагревают ся неравнрмерно из-за переходных про цессов в системе лоток (кварц) - пла тина (кремний) при перемещении пластин с одной позиции на другую, вслед ствие 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 щими возможность вертикального перемещения. Кроме того, с целью управле ния лучистым и газовым потоком экраны выпрлнены с отверстиями. На фиг. 1 изображена печь, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - график изменения температуры пластины при перемещении через зону термообработки (сплошная линия - с экранами, пунктирная линия - без экранов). Печь имеет водоохлаждаемые отража тели 1 с галогенными лампами 2, квар цевый прямоугольный реактор 3, уплот .ненный шлюзами загрузки 4 и выгрузки 5. Под уклоном 1-2° в сторону шлю за выгрузки 5 закреплен кварцевый ло ток 6 с полым днищем 7, верхняя част которого выполнена шлифованной. В верхней части выполнены отверстия 8 для подачи газа под пластину 9. На днище 7 опирается упор 10, выполненный заодно с экраном 11. Крайние упо ры 10 выполнены без экранов 11. Число упоров 10 равно числу пластин 9. 8 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 закреплен на оси 15 на специальных втулках 16. Печь работает в следующей последо вательности. Устанавливается рабочая температу ра и подается в лоток 6 рабочий газ. Из шлюза загрузки 4 на лоток 6 загру жается пластина 9, которая фиксирует ся 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 каждый кулачок 14 смещен по углу относительно соседнего. В результате пластина 9 из под правого упора 10 переходит под следующий упо 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 «агрева пластин 9. При двухстороннем нагреве пластин 9 работают верхние и нижние Лс1мпы 2, Экраны 11 обеспечивают прогрев участков днища 7 до температур, когда наличие или отсутствие пластин 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 иет необходимости в формировании дополнительных температурных зон. Таким образом, простыми конструктивньлми 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 кварцеВЫ1И реактором, в котором расположен транспортер, выполненный в виде лотка с полым днищем, имеющий отверстия для выхода газа и упоры, отличающаяся тем, что, с целью повышения равномерности нагрева изделий, она снабжена размещенными над лотком экранами, укрепленными на упорах и имеющими .возможность вертикального перемещения. 2.Печь по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью управления лучистым и газовым потоками, экраны выполнены с отверстиями.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 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 J приборы,1975, вып. 12, ч. II,с. 42.

.А у / АА/ ЛАЛ/ /УУУУУУ УУЧА У

Ш

.л,- .

- ,

7fr92бЗ ,