一种红外辐射干燥槽体的制作方法

1.本发明涉及硅片生产技术领域，具体是涉及一种红外辐射干燥槽体。


背景技术：

2.作为下游芯片企业用的原始物料，硅片出货前，硅片表面确保没有杂质，水痕和金属离子；硅片生产工艺环节的最后一环是在最终清洗机的内部完成晶圆清洁和干燥。常规的干燥槽体使用了不锈钢槽体，作为晶圆干燥的容器；在不锈钢槽体的左右两侧分别安装有3只且单只500w的红外辐射小灯管，作为干燥的热源。
3.晶圆进行干燥工艺作业时，处于槽体内部中间部分，两侧的红外灯管启动后，照射红外光线，通过热辐射将晶圆表面水分蒸发，槽体底部有排风系统，通过工艺设备内部从上至下的回风系统，将水分排出。结构和动作过程简单，对槽体内温度的设置点只有一个，作为监控槽内温度变化。
4.但现有的槽体是不锈钢板构成的结构，无涂层，晶圆存在金属槽体的内部，因为回风系统或槽体上安装的加热管加热原因，晶圆表面的金属离子含量在稳定工艺时小于某个限值，不能继续减小，红外灯管的功率是固定的，不能根据工艺变化做实时调整；在晶圆片数少时使用的功率和晶圆片数满载时一样，温度点设置不合理，只能监测槽内局部一个点的温度值，不能做到多点监控。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的不足，本发明实施例的目的在于提供一种红外辐射干燥槽体，以解决上述背景技术中的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种红外辐射干燥槽体，包括外槽，所述外槽内设置有内槽，所述内槽活动连接所述外槽，还包括：红外线加热灯管，所述红外线加热灯管设置在所述内槽内，所述红外线加热灯管关于所述内槽对称设置，所述红外线加热灯管固定连接所述内槽；石英板，所述石英板设置在所述内槽四周，所述石英板设置有四组，所述石英板活动连接所述外槽，所述石英板的内侧设置有石英管；固定面，所述固定面设置在所述石英板一侧，所述石英板固定连接所述固定面。
7.作为本发明进一步的方案，所述石英板的内侧设置有光线反射面，所述光线反射面连接所述石英管。
8.作为本发明进一步的方案，所述石英板内侧设置有支架，所述支架的侧面设置有安装孔，所述支架的一侧设置有红外线加热灯管，所述安装孔用于固定红外线加热灯管。
9.作为本发明进一步的方案，所述光线反射面的一侧设置有左侧面，所述左侧面设置有ptfe涂层。
10.作为本发明进一步的方案，所述光线反射面的一侧设置有右侧面，所述右侧面进
行镜面工艺处理。
11.作为本发明进一步的方案，所述外槽采用不锈钢材质，所述外槽外侧喷涂ptfe（聚四氟乙烯）层。
12.作为本发明进一步的方案，所述内槽的底部设置有出风口。
13.作为本发明进一步的方案，所述内槽连接温度控制器t1，所述外槽连接温度控制器t2以及温度控制器t3，所述温度控制器t1连接p1功率调节器、p2功率调节器以及p6功率调节器，所述p1功率调节器、p2功率调节器以及p6功率调节器分别连接最高位灯管h、中间位灯管m以及最低位灯管l。
14.综上所述，本发明实施例与现有技术相比具有以下有益效果：温度控制器t1采集石英内槽的温度值，即工艺温度值；需要在工艺设备的操作面进行显示，也可以通过485或232通信传送到工艺设备的控制器上，由中央控制器采用或进行其他功能配置；温度控制器t2和t3起辅助作用，监控不锈钢外槽温度值，当此温度值过高时，说明热辐射的能量大部分没有被内部晶圆吸收，或者灯管异常开启，温度控制器发出报警信号并直接切断功率调节器的供电，保证现场的安全，降低电气风险。
15.为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。
附图说明
16.图1为发明实施例的结构示意图。
17.图2为发明实施例中内槽的结构示意图。
18.图3为发明实施例中安装孔的结构示意图。
19.图4为发明实施例中左侧面的结构示意图。
20.图5为发明实施例中电气及安全保护设计图。
21.附图标记：1-外槽、2-内槽、3-红外线加热灯管、4-光线反射面、5-出风口、6-石英板、7-石英管、8-固定面、9-支架、10-左侧面、11-安装孔、12-右侧面。
具体实施方式
22.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
23.以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。
24.在一个实施例中，一种红外辐射干燥槽体，参见图1～图5，包括外槽1，所述外槽1内设置有内槽2，所述内槽2活动连接所述外槽1，还包括：红外线加热灯管3，所述红外线加热灯管3设置在所述内槽2内，所述红外线加热灯管3关于所述内槽2对称设置，所述红外线加热灯管3固定连接所述内槽2；石英板6，所述石英板6设置在所述内槽2四周，所述石英板6设置有四组，所述石英板6活动连接所述外槽1，所述石英板6的内侧设置有石英管7；固定面8，所述固定面8设置在所述石英板6一侧，所述石英板6固定连接所述固定面8。
25.进一步的，参见图1～图5，所述石英板6的内侧设置有光线反射面4，所述光线反射面4连接所述石英管7。
26.进一步的，参见图1～图5，所述石英板6内侧设置有支架9，所述支架9的侧面设置有安装孔11，所述支架9的一侧设置有红外线加热灯管3，所述安装孔11用于固定红外线加热灯管3。
27.进一步的，参见图1～图5，所述光线反射面4的一侧设置有左侧面10，所述左侧面10设置有ptfe涂层。
28.进一步的，参见图1～图5，所述光线反射面4的一侧设置有右侧面12，所述右侧面12进行镜面工艺处理。
29.进一步的，参见图1～图5，所述外槽1采用不锈钢材质，所述外槽1外侧喷涂ptfe（聚四氟乙烯）层。
30.进一步的，参见图1～图5，所述内槽2的底部设置有出风口5。
31.进一步的，参见图1～图5，所述内槽2连接温度控制器t1，所述外槽1连接温度控制器t2以及温度控制器t3，所述温度控制器t1连接p1功率调节器、p2功率调节器以及p6功率调节器，所述p1功率调节器、p2功率调节器以及p6功率调节器分别连接最高位灯管h、中间位灯管m以及最低位灯管l。
32.在本实施例中，采用了内外槽结构，内槽2设计采用半导体级别的高纯石英槽体，可直接接触晶圆而没有杂质，设置多处温度传感器，满足产品生产和新工艺调整的需求；外槽1采用316l类型的不锈钢槽体，内层做ptfe（聚四氟乙烯）涂层，ptfe材料可以耐高温，喷涂在金属表面致密性好，可以防止金属离子在高温的作用下析出；红外线加热灯管3安装于不锈钢槽体的内侧，每只灯管的功率设计在500-2000瓦范围，每只灯管安装有不锈钢镜面反射结构，保证每一只灯管的红外线均射向内槽2内部；在控制上，每只灯管可以通过功率调整器进行设定；外槽1的槽内做静电喷涂工艺，喷涂上50微米厚度的ptfe（聚四氟乙烯）层，喷涂层起到隔离金属槽内槽的金属面；因为ptfe是热的不良导体，红外线加热灯管3产生的热量不会被金属外框体吸收，起到隔热的作用；考虑到不锈钢外槽1的侧壁需要安装红外线加热灯管3和光线反射面4，侧面不锈钢层需要承载一定的重量，设计上不锈钢板材采用2mm厚度316l类型的材料。
33.内槽2为高纯石英槽体，主要用来构建一个良好无外界影响的环境，内槽2四周采用透明石英板6焊接而成，内槽2上下中空，晶圆产品在石英内槽2只有热辐射的作用和排风系统的作用，通过出风口5进行排风；石英板材的设计厚度为4mm，以满足强度和透光透热的要求。
34.加热工艺进行时，左右两侧的红外线加热灯管3将红外线辐射进到石英内槽2，晶圆直径方向上从上到下都能接受到热量，晶圆表面的水分子挥发到空气中，随着空气流动方向排出；设计上红外线加热灯管3的功率可以调整，在合适的功率下，晶圆表面干燥的速率比较快，也不会造成晶圆硅片自身在大功率作用下，聚热聚冷情况产生应力，导致晶圆碎片或裂纹。
35.石英槽的材料性能是晶圆干燥环节中的重要一环，材料成分的纯度直接影响硅片和晶圆所携带的金属离子含量；在选材上，半导体级别的高纯石英板材优先使用，此类材料
以合成石英洁净度最高，杂质含量最少，高温作用下也没有析出物质；四周石英板6厚度设计大于4mm，在这个厚度时。红外光线的穿透性不受影响；并且石英自身可以承受上千摄氏度的高温，短时间也可承受1400摄氏度的高温；红外辐射加热的热量主要传递到内槽2的晶圆或硅片上，热量不会聚焦在石英壁层上，石英壁的温度也比较低，此处使用既提供了洁净的晶圆环境，又不影响传热效率。
36.石英管7的管径8mm，长度为槽内深度，石英管7的作用用来插入放置带pfa表面的温度传感器，内槽2内部的温度采样点可以根据工艺调整而进行设定，并且可以同时进行多点采样，确认最优的温度值位置。使用石英管7的作用可以固定温度传感器在槽内不会因为空气流动时而晃动，减少了传感器触碰晶圆或传送结构的风险；石英槽材质的固定面8，底部设计向外，宽度20mm，在长度方向上100mm处设置两个u型槽，用于和工艺设备底部的固定点连接，将石英内槽2可靠固定在工艺设定上。
37.为了完整的热量照射到内槽2内部，减少热损失，反射面的设计做到最优考量；红外线加热灯管3安装到光线反射面4内侧，使用耐高温的ptfe（聚四氟乙烯）材料制作的支架，固定灯管两端也可以耐高温，光线反射面4的长度比灯管长度长，一端长约20-30mm，保证光线都在光线反射面4内反射，安装孔11既是固定光线反射面4到不锈钢外槽1的孔位，也是固定红外灯管支架的孔位。
38.光线反射面4左侧的左侧面10按照不锈钢槽体的涂层工艺，做ptfe涂层，起到和不锈钢外槽1隔热绝缘作用；反射面右侧的右侧面12做镜面工艺处理，红外光线产生时，镜面能够做到全反射，保证了红外热量最大程度照射到石英内槽2的晶圆或者硅片产品上；光线反射面4折线的角度设计根据多只灯管安装时，不相互影响，同时保证反射效率，折边角度为45度，折边长度为25-30mm，此时折边的远点连线可以覆盖灯管，保证了红外线加热灯管3所有的辐射线都在光线反射面4以内进行反射。
39.电气设计上考虑到晶圆是圆型物体，在石英内槽2中间部分距离红外线加热灯管3的直线距离不等，不锈钢外槽1上安装的红外线加热灯管3每侧为3只，呈上中下布置；灯h、灯m和灯l分别对应标示为最高位灯管、中间位灯管和最低位灯管，每一层的灯管可由功率调节器（p1/p2/p6为功率调节器）单独进行设定，保证照射到晶圆边缘的热量满足工艺的要求，到达良好的效果；温度控制器t1采集石英内槽2的温度值，即工艺温度值；需要在工艺设备的操作面进行显示，也可以通过485或232通信传送到工艺设备的控制器上，由中央控制器采用或进行其他功能配置；温度控制器t2和t3起辅助作用，监控不锈钢外槽1温度值，当此温度值过高时，说明热辐射的能量大部分没有被内部晶圆吸收，或者灯管异常开启，温度控制器发出报警信号并直接切断功率调节器的供电，保证现场的安全，降低电气风险。
40.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种红外辐射干燥槽体，包括外槽，所述外槽内设置有内槽，所述内槽活动连接所述外槽，其特征在于，还包括：红外线加热灯管，所述红外线加热灯管设置在所述内槽内，所述红外线加热灯管关于所述内槽对称设置，所述红外线加热灯管固定连接所述内槽；石英板，所述石英板设置在所述内槽四周，所述石英板设置有四组，所述石英板活动连接所述外槽，所述石英板的内侧设置有石英管；固定面，所述固定面设置在所述石英板一侧，所述石英板固定连接所述固定面。2.根据权利要求1所述的红外辐射干燥槽体，其特征在于，所述石英板的内侧设置有光线反射面，所述光线反射面连接所述石英管。3.根据权利要求1所述的红外辐射干燥槽体，其特征在于，所述石英板内侧设置有支架，所述支架的侧面设置有安装孔，所述支架的一侧设置有红外线加热灯管，所述安装孔用于固定红外线加热灯管。4.根据权利要求1所述的红外辐射干燥槽体，其特征在于，所述光线反射面的一侧设置有左侧面，所述左侧面设置有ptfe涂层。5.根据权利要求4所述的红外辐射干燥槽体，其特征在于，所述光线反射面的一侧设置有右侧面，所述右侧面进行镜面工艺处理。6.根据权利要求1所述的红外辐射干燥槽体，其特征在于，所述外槽采用不锈钢材质，所述外槽外侧喷涂ptfe（聚四氟乙烯）层。7.根据权利要求1所述的红外辐射干燥槽体，其特征在于，所述内槽的底部设置有出风口。8.根据权利要求1所述的红外辐射干燥槽体，其特征在于，所述内槽连接温度控制器t1，所述外槽连接温度控制器t2以及温度控制器t3，所述温度控制器t1连接p1功率调节器、p2功率调节器以及p6功率调节器，所述p1功率调节器、p2功率调节器以及p6功率调节器分别连接最高位灯管h、中间位灯管m以及最低位灯管l。

技术总结
本发明公开了一种红外辐射干燥槽体，属于硅片生产技术领域，其技术要点是：包括外槽，所述外槽内设置有内槽，所述内槽活动连接所述外槽，还包括：红外线加热灯管，所述红外线加热灯管设置在所述内槽内，所述红外线加热灯管关于所述内槽对称设置，所述红外线加热灯管固定连接所述内槽；石英板，所述石英板设置在所述内槽四周，所述石英板设置有四组，所述石英板活动连接所述外槽，所述石英板的内侧设置有石英管；固定面，所述固定面设置在所述石英板一侧，所述石英板固定连接所述固定面，具有保证现场的安全，降低电气风险的优点。降低电气风险的优点。降低电气风险的优点。


技术研发人员：张海峰 董锐
受保护的技术使用者：上海矽皓精密设备技术有限公司
技术研发日：2023.08.07
技术公布日：2023/10/11