一种便于维护的反应炉的制作方法

1.本实用新型属于热处理设备领域，特别是涉及一种便于维护的反应炉。


背景技术：

2.目前，扩散炉、合金炉、刻蚀炉等管式反应炉进出石英舟时，开腔后的炉门头接触到空气。其中，扩散炉，合金炉腔体内残留的磷化物气体(三氯氧磷)易生成偏磷酸，能够将石英炉管腐蚀穿孔。而刻蚀炉腔体中残留的氯化物(氯化镓，氯化亚铁)发生潮解反应，形成水柱或者呈绿至黄色的斑迹。上述脏污腐蚀严重的部分集中在炉门头前半部分。因此，严重时每周都需对此类反应炉设备进行清理，而清理需要拆卸整个石英管，因为石英腔管壁较大，人员清理操作不方便，且安装较复杂，石英件易碎，严重影响其使用寿命。
3.为了保护石英炉管，避免其被沉积的反应残留物腐蚀损坏，延长炉管使用寿命，采用在石英炉管内部焊接内套管的方法，但是拆卸极不方便。而只将内套管放置于炉管内部的话，在无任何支撑的情况下，内套管会沉到外套管底部，导致上层有较大缝隙，引起气流场不均匀，不仅浪费气体严重，还会造成工艺效果不佳，产品返工。而内套管底部使用垫块，但是气流依然无法完全从内套管进入到腔体，工艺效果依然不佳。


技术实现要素：

4.基于以上所述的现有技术中的缺点，本实用新型目的在于提出一种便于维护的反应炉，用于解决石英炉管易脏污而需频繁拆卸清理而导致使用寿命短的问题，达到延长维护周期，节约维护成本与人力成本的效果。同时，该设备不会引起气流场不均匀而影响工艺效果，同时拆卸安装内套管更加方便快捷，便于后续石英炉管的维护，实现反应炉的高效使用。
5.为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种便于维护的反应炉，包括：
6.炉管，用于放置待处理晶圆和/或托盘；
7.炉门组件，位于所述炉管的至少一端部，将所述炉管与外部连通或隔离；
8.内套管，靠近所述炉门组件，且至少一部分位于所述炉管内部；
9.供气系统，与所述炉管相连通，用于向所述炉管内通入气体；
10.排气系统，用于将所述炉管内气体排出到外界，
11.具有隔离物，所述隔离物填充在所述炉管与内套管之间，使得所述内套管活动内接于所述炉管。
12.可选地，所述隔离物为耐腐蚀材料，所述隔离物包绕在所述内套管的至少一部分外表面，使得所述内套管与所述炉管之间形成密封隔离带。
13.可选地，所述隔离物以粘接的形式包绕在所述内套管的至少一部分外表面。
14.可选地，所述内套管的数量为至少一个。
15.可选地，所述隔离物包绕于至少一个内套管的至少一部分外表面。
16.可选地，所述隔离物包绕于最靠近炉门组件的内套管的至少一部分外表面。
17.可选地，所述隔离物为弹性耐腐蚀材料，包括聚四氟乙烯和氟橡胶材料，其具有很好的柔韧性、弹性、耐高温性及优异的耐腐蚀性。
18.可选地，所述炉管为石英管，所述内套管为石英套管。
19.可选地，所述内套管与所述炉管之间径向距离为0
‑
5mm。
20.可选地，所述炉门组件包括炉门头和承载台，实现将待处理晶圆和/或托盘表面材料层传入或传出所述炉管内。
21.如上所述，本实用新型的便于维护的反应炉具有如下有益效果：本实用新型所述便于维护的反应炉，在炉管内靠近炉门处增加的内套管用于沉积反应残留物，避免炉管严重脏污腐蚀而需频繁拆卸清理，显著延长炉管的维护周期，减少炉管拆卸频次，降低炉管破碎概率，减少人力成本与维护成本。此外，内套管通过填充在炉管与内套管之间的耐腐蚀隔离物活动地内接于炉管内，使工艺气体无法从炉管与内套管之间的缝隙流走，引起气流场不均匀而影响工艺效果，同时安装拆卸内套管更加方便快捷。
附图说明
22.图1显示为本实用新型所述便于维护的反应炉主截面图。
23.图2显示为本实用新型所述便于维护的反应炉侧截面图。
24.元件标号说明
[0025]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
炉管
[0026]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
内套管
[0027]
21
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第一内套管
[0028]
22
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第二内套管
[0029]
23
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第三内套管
[0030]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
炉门组件
[0031]
31
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炉门头
[0032]
32
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承载台
[0033]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
石英舟
[0034]5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
供气系统
[0035]
51
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进气管
[0036]
52
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供气源
[0037]6ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
排气系统
[0038]7ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
隔离物
具体实施方式
[0039]
说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当
亦视为本实用新型可实施的范畴。
[0040]
本实施例提供一种便于维护的反应炉，如图1和图2所示，该便于维护的反应炉包括：炉管1，内套管2，炉门组件3，石英舟4，供气系统5，排气系统6及隔离物7。内套管2位于炉管1内部且靠近炉门组件3处，与炉管1同轴平行，而隔离物7填充在炉管1与内套管2之间的空隙处。炉门组件3位于炉管1的一端部，与炉管1连接，其包括炉门头31和承载台32，石英舟4装载在承载台32上。炉门组件3与炉管1连接部分为不锈钢管，用于接口供气系统5。排气系统6位于远离炉门头31处。
[0041]
具体的，炉管1材料可选自石英、碳化硅、耐腐蚀金属、石墨或陶瓷等，其内部用于放置待处理晶圆和/或托盘。
[0042]
具体的，内套管2可以为石英罩、碳化硅罩、耐腐蚀金属罩、石墨或陶瓷罩等，内套管2位于靠近炉门头31前半部分脏污严重区域，且至少一部分位于炉管1内部。实际使用时，内套管2的一部分位于炉管1内，另一部分位于炉门组件3与炉管1连接部分，或者内套管2全部位于炉管1内。内套管2的数量为一个或者一个以上，具体个数依反应区域、易脏污部位、取出便利性而定。例如，当内套管2为三个时，分别记作第一内套管21、第二内套管22、第三内套管23等，可以一个接着一个从炉门头放入炉管1内并覆盖到脏污的炉管。内套管2可采用多边形，圆柱形等样式。作为示例，圆柱形内套管外径小于炉管内径，与炉管之间径向距离为0
‑
5mm，其长度为300
‑
500mm，厚度为3
‑
5mm。使用内套管2的目的是为了将气体反应残留物积攒在内套管2上，而避免残留物沉积在炉管1。进一步地，使用内套管2无需改变工艺条件，且不影响工艺结果。拆卸下来的内套管2亦可在清水清洗擦拭后重复使用，使炉管1本身保持相对干净的状态，炉管1维护周期频次预计减少一半，可由半年一清理变成一年一清理，从而达到延长其维护周期效果。
[0043]
具体的，参考图2，隔离物7优选为弹性耐腐蚀耐磨材料，可以为聚四氟乙烯材料或氟橡胶材料，具有很好的柔韧性、压缩回弹性、耐磨性及优异的耐腐蚀性。将聚四氟乙烯带或氟橡胶带包绕在内套管2外表面，可以将内套管2全部包绕，也可以将其部分包绕。然后将被隔离物7包绕的内套管2填充进炉管1内，使得隔离物7在炉管1与内套管2之间形成密封。进一步地，也可以选用具有粘性的聚四氟乙烯带，需要对聚四氟乙烯进行表面处理(萘钠处理)后才具有粘性，将其单面进行处理，再将具有粘性的单面粘接内套管2外表面，并对内套管2的部分或全部进行包绕，填充进炉管1内，没有粘性的另一面紧贴炉管1内壁。上述方式使拆卸安装内套管2方便快捷，成本低，便于后续腔体维护。当内套管为多个时，可以对其中至少一个内套管进行包绕，聚四氟乙烯在内套管2与炉管1的中间间隙形成一个密封隔离带，使得工艺气体无法从炉管1与内套管2之间的缝隙流走，而影响工艺效果。即起到引流作用，使工艺气体从内套管2进入到炉管1腔体内。隔离带厚度为3
‑
5mm，宽度为3
‑
5mm，其厚度对应为所述内套管2与炉管1之间的间隙。密封隔离带可让内套管2与炉管1同轴平行，便于石英舟4进出内套管2及炉管1。而且内套管2与炉管1受力点均匀分布在隔离带上，腔体受热或安装过程中减少了器件摩擦、变形损坏的几率。更佳地，用隔离带包绕的内套管2填充在最靠近炉门组件3处的炉管1内，如此，内套管2外周的密封隔离带位于靠近炉门组件位置有水冷系统，其温度在250℃以下，因此不会影响隔离材料性能。
[0044]
具体的，隔离物7也可为非弹性耐腐蚀材料，如碳化硅、炭黑材料等。
[0045]
具体的，炉门组件3包括炉门头31及承载台32，炉门组件3位于炉管1的至少一端
部，用于将炉管1与外部连通或隔离，并将待处理晶圆和/或托盘表面材料层传入或传出炉管1内。承载台32可以为但不限于石英桨或碳化硅桨。
[0046]
具体的，石英舟4用于放置待处理基底，石英舟4置于承载台32上，且位于炉管1内远离炉门头处的最佳反应区域，使得基底反应更加充分。
[0047]
具体的，供气系统5包括供气源52和进气管51，供气源52通过进气管51与炉管1相连通，供气源52提供反应气体，通过进气管51向炉管1内通入气体。
[0048]
具体的，排气系统6，与炉管1内部相连通，用于将炉管1内气体排出到外界。
[0049]
实际使用时，选用隔离物7，可以为聚四氟乙烯带、氟橡胶带，包绕在内套管2外表面，再将内套管2一个接一个从炉门头31处填充进炉管1内，在内套管2与炉管1的中间间隙形成密封隔离带。当使用一段时期后，内套管2积攒大量残留沉积物，由于隔离物7以填充的方式位于炉管1与内套管2之间，使得内套管2活动内接于炉管1，因此方便将内套管2拆卸下来并进行清洗擦拭，同时更换新的隔离带，方便内套管2后续重复使用。
[0050]
综上所述，本实用新型提供的便于维护的反应炉具有以下有益效果：该便于维护的反应炉采用在炉管内增加内套管沉积反应残留物的方式，避免炉管严重脏污而需频繁拆卸清理，显著延长炉管的维护周期，减少炉管拆卸频次，降低炉管破碎概率，减少人力成本与维护成本。此外，内套管通过填充在炉管与内套管之间的耐腐蚀隔离物活动地内接于炉管内，使工艺气体无法从炉管与内套管之间的缝隙流走，引起气流场不均匀而影响工艺效果，同时使得安装拆卸内套管更加方便快捷，实现设备高效使用。
[0051]
上述实施方式仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。本实用新型还有许多方面可以在不违背总体思想的前提下进行改进，对于熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，可对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。