质子交换炉制造技术

本发明专利技术提供了一种质子交换炉，包括炉体、石英容器和送料机构，石英容器设于炉体内，送料机构包括石英提竿和晶圆夹具，晶圆夹具固定于石英提竿的底部，晶圆夹具上装载有晶圆片，晶圆片浸入质子交换反应溶液中，炉体包括从内至外依次设置的内壁、加热丝、炉衬和外皮，内壁的顶端向外延伸形成保温凸台，加热丝蛇形盘绕于内壁的外周面上，炉体的顶部和底部分别设有保温单元。本发明专利技术对整个质子交换环境进行加热，提升了炉体在水平方向和竖直方向上的温度一致性，确保了整个质子交换溶液的温度一致性，可以有效地提升质子交换工艺的良品率和生产效率。

Proton exchange furnace

【技术实现步骤摘要】
质子交换炉
本专利技术属于半导体制造设备领域,尤其是涉及一种质子交换炉。
技术介绍
由于铌酸锂晶体具有优异的电光、声光、光弹、非线性、光折变等性能，其在光通讯领域应用非常广泛，是光波导器件中最常使用的晶体材料。通过改变铌酸锂光波导和电极的形状，能够在铌酸锂晶体上制作出适合应用于各种光控制和传输器件，如相位调制器、相位延迟器、光学隔离器、可变衰减器等。质子交换炉是用质子交换法制备铌酸锂光波导的主要设备，它的主要用途是对铌酸锂晶圆进行掺杂，在高温条件下将铌酸锂晶圆浸入熔融的酸液中，使得氢离子进入铌酸锂晶格内。现有的质子交换工艺通常选择使用苯甲酸作为质子源。质子交换后的铌酸锂的寻常光折射率减小，非寻常光的折射率变大，形成一种偏振消光比很高的光波导。随着光通信和半导体制造技术的不断发展，对质子交换装置的要求越来越高，其中炉温的控制质量直接影响铌酸锂光波导的性能和产品制造的良品率与质量一致性。现有的质子交换炉一般使用热板对盛放有质子交换反应溶液的烧杯的底部进行加热，通过热传导使整个质子交换反应溶液加热至一定温度，存在着烧杯底部溶液和烧杯上部溶液的温度一致性差、均匀性差等缺陷。而且现有中的质子交换炉保温性能差，热量容易散失。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种质子交换炉，以解决现有技术中存在的问题。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：质子交换炉，包括炉体、石英容器和送料机构，石英容器设于炉体内且其内盛有质子交换反应溶液，送料机构包括石英提竿和晶圆夹具，晶圆夹具固定于石英提竿的底部，晶圆夹具上装载有晶圆片，晶圆片浸入质子交换反应溶液中，炉体包括从内至外依次设置的内壁、加热丝、炉衬和外皮，内壁和外皮均为上下两端开口的圆筒状结构，内壁的顶端向外延伸形成保温凸台，加热丝蛇形盘绕于内壁的外周面上，炉体的顶部和底部分别设有保温单元。进一步的，保温单元包括炉口板、圆环和硅胶条，圆环水平设置，圆环的外缘固定于外皮的内侧壁上，内缘向炉体中心方向延伸，炉口板与圆环同轴设置且炉口板的中心开设有通孔，炉口板的内缘延伸到保温凸台的下表面，炉口板的外缘和圆环之间设有硅胶条，炉口板、硅胶条和圆环部分重叠且部分重叠位置处周向均布有多个螺钉，炉口板、硅胶条和圆环通过螺钉固定连接。进一步的，还包括构架，炉体设于构架上，构架上设有用于支撑石英容器的干锅架，干锅架包括底板、支柱和托盘，底板固定于构架上，托盘位于炉体内，支柱的一端固定于底板上，另一端延伸至炉体内部与托盘固定连接，托盘的中心开设有一与石英容器的底部相匹配的放置槽，石英容器的底部位于放置槽内，放置槽的底部开设有若干贯通托盘的散热孔。进一步的，石英容器的顶部设有可打开和闭合的密封盖，托盘上设有用于压住密封盖的压紧装置，压紧装置包括两个固定杆一和两个固定杆二，两个固定杆一相邻设置，两个固定杆二相邻设置，固定杆一包括从下至上依次设置的固定杆体、固定钩一、固定锁头一，固定杆体固定于托盘上，顶部开设有螺纹孔，固定锁头一的下部设有与固定杆体上的螺纹孔相匹配的外螺纹，固定钩一上正对螺纹孔位置处开设有通孔，固定锁头一的下部穿过通孔与固定杆体螺纹连接；固定杆二包括固定杆头、固定钩二、固定锁头二、固定杆座、套管和销子，固定杆座固定于托盘上，固定杆头位于固定杆座的顶部，套管套设于固定杆座和固定杆头相接处，固定杆头和套管上分别开设有通孔，通孔内设有销子，固定杆头通过销子与套管可拆卸连接，固定杆头的顶部开设有螺纹孔，固定锁头二的下部设有与固定杆头上的螺纹孔相匹配的外螺纹，固定钩二上正对螺纹孔位置处开设有通孔，固定锁头二的下部穿过通孔与固定杆头螺纹连接。进一步的，炉体还包括用于密封炉体顶部的炉盖，炉盖包括立柱、顶板和顶盖，立柱上套设有长度小于立柱的钢管，立柱和钢管固定于构架上，顶板滑动设于钢管上方的立柱上，顶盖位于顶板的下表面中心位置处，顶板上方的立柱上设有用于驱使炉盖抵紧炉体顶部的抵紧件，抵紧件包括从下至上依次设置的帽座、弹簧、垫圈和螺母，螺母拧设于立柱上，帽座和垫圈滑动套设于立柱上，弹簧套设于立柱上，弹簧的一端固定于垫圈上，另一端固定于帽座上，抵紧件的外侧设有压紧帽，压紧帽与帽座固定连接。进一步的，构架上设有用于驱使炉体升降的传动系统，传动系统包括升降板、蜗轮丝杠升降机、导杆和驱动机构，炉体设于升降板上，蜗轮丝杠升降机共有两个且两个蜗轮丝杠升降机分别位于升降板的两侧，两个蜗轮丝杠升降机的蜗杆之间连接有传动轴，蜗轮丝杠升降机的丝杆上套设有旋母，旋母的内侧壁上开设有与蜗轮丝杠升降机的丝杆表面的外螺纹相匹配的内螺纹，导杆共有四个，四个导杆上均滑动设有滑块，滑块和旋母均与升降板固定连接。进一步的，传动系统还包括驱动机构，驱动机构为电机或手动应急单元，电机固定于蜗轮丝杠升降机一侧的构架上，电机的输出轴和与其相邻的蜗轮丝杠升降机的蜗杆固定连接，手动应急单元包括转动设于构架上的上转轴和下转轴，上转轴上安装有上链轮，上转轴远离炉体的一端穿出构架的侧壁延伸到构架的外部并安装有手轮，下转轴上安装有下链轮，下链轮位于上链轮的正下方，上链轮和下链轮之间绕设有传动链条，下转轴靠近炉体的一端与蜗轮丝杠升降机的蜗杆固定连接。进一步的，炉体还包括用于密封炉体底部的炉底，炉底包括托板和底盖，底盖固定于托板上，托板位于升降板上，托板与升降板之间设有若干个用于驱使底盖抵紧炉体底部的弹性件，弹性件包括导柱和压簧，导柱固定于升降板上，底盖滑动套设于导柱上，压簧套设于导柱上，压簧的一端与升降板抵接，另一端与底盖抵接。进一步的，构架的顶部和四周分别设有防护板，构架的底部设有脚轮和底脚。相对于现有技术，本专利技术所述的质子交换炉具有以下优势：1、本专利技术的加热丝蛇形盘绕于内壁上，对整个质子交换环境进行加热，而且通过在炉体的上下两端设置有保温单元对炉体进行严密的保温处理，提升了炉体在水平方向和竖直方向上的温度一致性，确保了整个质子交换溶液的温度一致性，可以有效地提升质子交换工艺的良品率和生产效率。2、本专利技术设有压紧装置，通过压紧装置快速将石英容器的密封盖压紧，避免了质子交换反应溶液在反应过程中溢出，从而保证了炉体和车间环境的干净整洁，有利于操作工人的身体健康。3、本专利技术还设有炉底和炉盖，炉底与炉体底部严密贴合，反应时，通过传动系统将炉体升起，炉盖将炉体的顶部开口密封住，减少热量从炉体的顶部和底部散失，进一步提升了质子交换环境的温度一致性、准确性。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术实施例的质子交换炉省略了石英容器和晶圆夹具的立体结构图；图2为本专利技术实施例的质子交换炉省略了石英容器和晶圆夹具的局部剖视图；图3为图2中A部分的局部放大图；图4为本专利技术实施例的质子交换炉的侧视图；图5为本专利技术实施例的质子交换炉的炉体的结构图；图6为本专利技术实施例的质子交换炉的炉皮和保温单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.质子交换炉，其特征在于：包括炉体、石英容器和送料机构，石英容器设于炉体内且其内盛有质子交换反应溶液，送料机构包括石英提竿和晶圆夹具，晶圆夹具固定于石英提竿的底部，晶圆夹具上装载有晶圆片，晶圆片浸入质子交换反应溶液中，炉体包括从内至外依次设置的内壁、加热丝、炉衬和外皮，内壁和外皮均为上下两端开口的圆筒状结构，内壁的顶端向外延伸形成保温凸台，加热丝蛇形盘绕于内壁的外周面上，炉体的顶部和底部分别设有保温单元。/n

【技术特征摘要】
1.质子交换炉，其特征在于：包括炉体、石英容器和送料机构，石英容器设于炉体内且其内盛有质子交换反应溶液，送料机构包括石英提竿和晶圆夹具，晶圆夹具固定于石英提竿的底部，晶圆夹具上装载有晶圆片，晶圆片浸入质子交换反应溶液中，炉体包括从内至外依次设置的内壁、加热丝、炉衬和外皮，内壁和外皮均为上下两端开口的圆筒状结构，内壁的顶端向外延伸形成保温凸台，加热丝蛇形盘绕于内壁的外周面上，炉体的顶部和底部分别设有保温单元。


2.根据权利要求1所述的质子交换炉，其特征在于：保温单元包括炉口板、圆环和硅胶条，圆环水平设置，圆环的外缘固定于外皮的内侧壁上，内缘向炉体中心方向延伸，炉口板与圆环同轴设置且炉口板的中心开设有通孔，炉口板的内缘延伸到保温凸台的下表面，炉口板的外缘和圆环之间设有硅胶条，炉口板、硅胶条和圆环部分重叠且部分重叠位置处周向均布有多个螺钉，炉口板、硅胶条和圆环通过螺钉固定连接。


3.根据权利要求2所述的质子交换炉，其特征在于：还包括构架，炉体设于构架上，构架上设有用于支撑石英容器的干锅架，干锅架包括底板、支柱和托盘，底板固定于构架上，托盘位于炉体内，支柱的一端固定于底板上，另一端延伸至炉体内部与托盘固定连接，托盘的中心开设有一与石英容器的底部相匹配的放置槽，石英容器的底部位于放置槽内，放置槽的底部开设有若干贯通托盘的散热孔。


4.根据权利要求3所述的质子交换炉，其特征在于：石英容器的顶部设有可打开和闭合的密封盖，托盘上设有用于压住密封盖的压紧装置，压紧装置包括两个固定杆一和两个固定杆二，两个固定杆一相邻设置，两个固定杆二相邻设置，固定杆一包括从下至上依次设置的固定杆体、固定钩一、固定锁头一，固定杆体固定于托盘上，顶部开设有螺纹孔，固定锁头一的下部设有与固定杆体上的螺纹孔相匹配的外螺纹，固定钩一上正对螺纹孔位置处开设有通孔，固定锁头一的下部穿过通孔与固定杆体螺纹连接；
固定杆二包括固定杆头、固定钩二、固定锁头二、固定杆座、套管和销子，固定杆座固定于托盘上，固定杆头位于固定杆座的顶部，套管套设于固定杆座和固定杆头相接处，固定杆头和套管上分别开设有通孔，通孔内设有销子，固定杆头通过销子与套管可拆卸连接，固定杆头的顶部开设有螺纹孔，固定锁头二的下部设有与固定杆头上的螺纹孔相匹配的外螺纹，固定钩二上正对螺纹...

【专利技术属性】
技术研发人员：李艳敏，
申请(专利权)人：天津市维之丰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12