聊聊臺車退火爐反應腔體的設計

　　當前在臺車退火爐中，爐腔大多數為對稱設計，一般為圓形或六角形，因此大部分的燈排列都采用同心圓形式。

　　快速退火爐反應腔體結構形式的設計難點在于磁懸浮硅片旋轉驅動機構的設計與平穩運動控制。晶片在加熱過程中需要旋轉，由于晶片是放在石英頂針上，為防范夾持處熱集中或散失，晶片采取無任何夾持的自由狀態，這便需要有一套精藝的機構來實現以防震動和保持水平，這對設計和加工都有一定的難度。根據對國外大量資料的消化，擬將反應腔設計為方形，這樣設計的優勢在于∶系統加工與裝配比較方便，而且晶片不需要旋轉，避免了復雜的旋轉機構和碎片可能性，而且也使控制的單元數減少，增加系統牢靠性。

　　方形腔體由上板、下板、前后板、左側板和右側板拼裝而成，加熱燈管通過燈夾（Lampholder）安裝在前后板和左右側板上。燈管和位于腔體內的石英腔體是由干凈、干燥的壓縮空氣冷卻，氣體從上板和下板的通氣孔接入，為了使氣體均勻進入腔體，達到理想的冷卻成果，在上板和下板上分別設計有若干個均勻分布的小孔，氣體通過小孔分流呈均勻狀態進入金屬腔體。組成臺車退火爐腔體的板材都用強度較高的鋁材制造，并用水強迫冷卻。

　　石英腔體、前法蘭、后法蘭和工藝氣體進氣板組成了工藝反應室，而石英托片架由前后法蘭上的兩個定位銷定位并正確地安裝在反應室內。采用密封圈將反應室與外界隔開，避免外界氣體或顆粒進入反應室內對晶片造成污染，同時也可以避免反應氣體的泄漏。工藝氣體從后法蘭的工藝氣體入口進入，在水平面方向流過硅片表面，并沿垂直方向的廢氣排氣口排出。在這一過程中，氣體能充分地和硅片表面進行接觸，保持硅片反應的重復性。

　　石英腔體及托片架選用高純的紅外石英玻璃制造,它不但具有相當高的純度,可以保持應用過程中造成的污染較少，而且具有良好的熱、光和機械性能，同時可以在1280℃以內的溫度下穩定工作。能夠經受快速的冷卻和升溫，不易因熱沖擊造成損壞，對1～3μm的紅外具有很好的透過性（達93%），這些特點可以滿足臺車退火爐對晶片處理的防顆粒污染、快速升溫、降溫及紅外輻射加熱的要求。

　　為了增加對紅外的反射，同時也使熱輻射到達晶片時呈均女狀態。腔體的內壁需要涂復合適的反射材料。由于金膜比鋁膜、銀膜等膜層在整個紅外區域有越佳的反射率（優于98%），因此設計中采用金屬腔內壁鍍金的方案，鍍金后金的表面還要進行適當的糙化工藝，以保障實現漫反射，其目的是使光路隨機化，從而使光的輻射在整個晶片上呈均勻的分布。