本發(fā)明涉及一種快速熱退火機，尤其涉及一種用于對基板進(jìn)行快速熱退火的快速熱退火機。

背景技術(shù)：

ltps技術(shù)(低溫多晶硅技術(shù))逐漸成熟并廣泛應(yīng)用于制作手機等高解析度產(chǎn)品中。采用ltps技術(shù)制作陣列基板時，需要對陣列基板上的半導(dǎo)體器件進(jìn)行快速熱退火處理，例如在activation(活化)、dehydrogenation(去氫)和pre-compaction(預(yù)縮)等制程階段中均需要進(jìn)行快速熱退火處理。

快速熱退火通常在快速熱退火機內(nèi)完成，現(xiàn)有的流水線式快速熱退火機的缺點在于：由于其內(nèi)的各個腔室相互接通，在降溫段容易造成高溫側(cè)溫度與低溫側(cè)溫度不均，陣列基板通過降溫段時容易造成陣列基板收縮不均勻；同時，由于各個腔室相通，這就難以實現(xiàn)大幅降溫，不利于制程調(diào)整和通過減少腔室的數(shù)量來降低成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是：陣列基板在完成快速熱退火時收縮更均勻；通過減少腔室數(shù)量來實現(xiàn)降低快速熱退火機的制作成本。

本發(fā)明提出了一種快速熱退火機，其包括：多個依次排布降溫室，其設(shè)置有用于輸入物料的入口以及用于輸出物料的出口；以及設(shè)置在入口周圍且用于吸收從降溫室的入口輸入的熱量的第一冷卻模塊，其中，相鄰兩個降溫室中的一個降溫室的入口與另一個降溫室的出口相接通。

在一個具體的實施例中，第一冷卻模塊環(huán)繞降溫室的入口。

在一個具體的實施例中，所述第一冷卻模塊為冷卻水管。

在一個具體的實施例中，快速熱退火機還包括設(shè)置在降溫室的出口周圍的第二冷卻模塊，第二冷卻模塊吸收熱量的速度小于第一冷卻模塊吸收熱量的速度。

在一個具體的實施例中，第二冷卻模塊環(huán)繞降溫室的出口。

在一個具體的實施例中，所示快速熱退火機還包括出口與第一個降溫室的入口相接通的升溫室以及從升溫室向降溫室方向依次延伸過所有升溫室和降溫室的傳送機構(gòu)，所述傳送機構(gòu)用于將基板從升溫室開始依次送過各個降溫室。

在一個具體的實施例中，所述快速熱退火機還包括設(shè)置在降溫室內(nèi)且位于傳送機構(gòu)下方的主冷卻管。

在一個具體的實施例中，所述快速熱退火機還包括設(shè)置在降溫室內(nèi)且位于傳送機構(gòu)上方的且朝下設(shè)置的出氣口，所述出氣口用于垂直向下輸出冷卻氣體。

在一個具體的實施例中，所述降溫室為長方體空腔，所述出氣口設(shè)置有五個，其中四個出氣口分別靠近降溫室的四角設(shè)置，余下的一個出氣口設(shè)置在四個出氣口的中部，設(shè)置在中部的出氣口的出氣速度大于其余四個出氣口中任一個出氣口的出氣速度。

在一個具體的實施例中，所述降溫室內(nèi)還設(shè)置有設(shè)置在所述降溫室頂部且在水平面上呈矩陣排列的多個控溫加熱器，從降溫室的入口到降溫室的出口方向上，溫控加熱器的加熱功率呈降低的趨勢。

采用本發(fā)明中的技術(shù)方案后，熱空氣從降溫室的入口輸入時，第一冷卻模塊能迅速對其降溫，這樣就降低了降溫室靠入口側(cè)的溫度，使得降溫室入口側(cè)的溫度與降溫室內(nèi)其他部分的溫度相當(dāng)，由此，物料在降溫室內(nèi)的收縮更均勻。這樣相應(yīng)的就能進(jìn)一步地提高相鄰兩個降溫室的溫差，來實現(xiàn)對基板進(jìn)行更快地降溫，從而可以通過減少降溫室的數(shù)量的方式來降低快速熱退火機的成本。

附圖說明

在下文中將基于實施例并參考附圖來對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述。其中：

圖1為本發(fā)明的一個實施例中的快速熱退火機的俯視示意圖；

圖2為本發(fā)明的一個實施例中的第一降溫室的正視示意圖。

在附圖中，相同的部件使用相同的附圖標(biāo)記。附圖并未按照實際的比例繪制。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1所示，快速熱退火機1為流水線式結(jié)構(gòu)。快速熱退火機1包括升溫區(qū)2、與升溫區(qū)2相鄰的降溫區(qū)3以及依次貫穿升溫區(qū)2和降溫區(qū)3的傳送機構(gòu)6。傳送機構(gòu)6用于運輸物料，將使物料依次通過升溫區(qū)2和降溫區(qū)3。在本實施例中，該物料是矩形的基板5，該基板5可以是陣列基板。基板5在通過升溫區(qū)2時被快速加熱，例如提升至1000℃，基板5在通過降溫區(qū)3時被快速降溫，例如降至室溫。

快速熱退火機1的升溫區(qū)2包括多個依次排布的升溫室21。升溫室21構(gòu)造成長方體腔室。每個升溫室21內(nèi)均設(shè)置有升溫加熱器(未示出)。升溫加熱器用于對基板5進(jìn)行加熱以使得基板5溫度提高。升溫加熱器設(shè)置在升溫室21的頂部。升溫加熱器可以是紅外線加熱器。升溫加熱器設(shè)置有多個，呈陣列狀排布在升溫室21的頂部。每個升溫加熱器能被單獨控制而實現(xiàn)根據(jù)基板5的形狀要求來調(diào)節(jié)基板5的收縮形狀。升溫室21設(shè)置有入口22和出口23。升溫室21的入口22用于輸入基板5，升溫室21的出口用于輸出基板5。在相鄰的兩個升溫室21中，前一個升溫室21的出口與后一個升溫室21的入口相互接通。

如圖2所示，快速熱退火機1的降溫區(qū)3包括多個依次排布的降溫室31。降溫室31構(gòu)造為長方體腔室。降溫室31內(nèi)均設(shè)置有用于對基板5降溫的降溫組件。降溫室31設(shè)置有入口38和出口39。入口38和出口39分別設(shè)置在降溫室31的相對的兩個側(cè)壁上。降溫室31的入口和出口均構(gòu)造為橫截面沿水平方向延伸的長條形。降溫室31的入口38用于輸入基板5，降溫室31的出口39用于輸出基板5。在相鄰的兩個降溫室31中，前一個降溫室31的出口與后一個降溫室31的入口相互接通。升溫區(qū)2中最后一個升溫室21的出口23與降溫區(qū)3中第一個降溫室31的入口38相互連通。

傳送機構(gòu)6依次貫穿各個升溫室21和降溫室31。傳送機構(gòu)6沿其延伸方向輸送基板。在本實施例中，傳送機構(gòu)6為滾筒輸送線。傳送機構(gòu)6設(shè)置在各個升溫室21和降溫室31的底部。傳送機構(gòu)6包括多個傳動滾筒61以及驅(qū)動裝置。在每個升溫室21和降溫室31中，多個傳動滾筒61均設(shè)置在各個腔室的底部。驅(qū)動裝置用于驅(qū)動多個傳動滾筒61向同一方向轉(zhuǎn)動。在降溫室31內(nèi)，傳送機構(gòu)6從降溫室31的入口延伸到降溫室的出口?；?通常被承載在托盤4中，托盤4放置在傳動滾筒61上被傳動滾筒61帶動。傳送機構(gòu)6將承載有基板5的托盤4依次通過升溫室21時，基板5的溫度依次升高。傳送機構(gòu)6將承載有基板5的托盤4依次通過降溫室31時，基板5的溫度依次降低。傳送機構(gòu)6將承載有基板5的托盤4輸送到某個降溫室31內(nèi)后會在該降溫室31內(nèi)停留一段時間使得基板5降低一定幅度(例如100℃)，然后再輸送出該降溫室31。

降溫組件包括設(shè)置在降溫室31的入口38周圍的第一冷卻模塊32。第一冷卻模塊32用于吸收從降溫室31的入口輸入的熱量。熱空氣從降溫室31的入口輸入時，第一冷卻模塊32能迅速對其降溫，這樣就降低了降溫室31靠入口側(cè)的溫度，使得降溫室31入口側(cè)的溫度與降溫室31內(nèi)其他部分的溫度相當(dāng)，由此，基板5在降溫室31內(nèi)的收縮更均勻。第一冷卻模塊32優(yōu)選為冷卻水管。冷卻液供給裝置向冷卻水管中注入冷卻液。冷卻液在冷卻水管中通過時帶走降溫室31入口持續(xù)輸入的熱量。優(yōu)選地，第一冷卻模塊32環(huán)繞降溫室31的入口設(shè)置。這樣，第一冷卻模塊32中部形成一個通道，該通道可以通過承載有基板5的托盤4，同時熱氣流通過該通道時會被降溫。

降溫組件還包括設(shè)置在降溫室31出口周圍的第二冷卻模塊33。第二冷卻模塊33吸收熱量的速度小于第一冷卻模塊32吸收熱量的速度。第二冷卻模塊33用于吸收該降溫室31的出口側(cè)的熱量，使得降溫室31入口側(cè)和出口側(cè)的溫度更接近。由此，基板5在降溫室31內(nèi)收縮更加均勻。第二冷卻模塊33優(yōu)選為冷卻水管。冷卻液供給裝置向冷卻水管中注入冷卻液。冷卻液在冷卻水管中通過時帶走降溫室31出口處的熱量。優(yōu)選地，第二冷卻模塊33環(huán)繞降溫室31的出口設(shè)置。這樣，第二冷卻模塊33中部形成一個通道，該通道可以通過承載有基板5的托盤4，同時熱氣流通過該通道時會被降溫，這樣就避免將熱量輸出到下一個降溫室31。

降溫組件還包括主冷卻管34。主冷卻管34與冷卻液供給裝置相連通，冷卻液供給裝置用于向主冷卻管34中輸入冷卻液。主冷卻管34為冷卻液通道，該冷卻液可以是水。主冷卻管34設(shè)置在傳送機構(gòu)6的底部，并位于降溫室31下方的中部區(qū)域。主冷卻管34布置滿該區(qū)域。主冷卻管34在該區(qū)域內(nèi)曲折延伸，例如，在水平面上呈s型延伸。主冷卻管34用于對降溫室31下方的冷卻。主冷卻管34主要從托盤4的下方對托盤4以及托盤4內(nèi)的基板5進(jìn)行冷卻。冷卻液的比熱容通常較大，采用主冷卻管34對降溫室31下部空間進(jìn)行降溫能減小整個降溫室31內(nèi)的溫度波動。

降溫組件還包括氣冷管組35。氣冷管組35包括進(jìn)氣管36以及出氣管37。進(jìn)氣管36用于向降溫室31內(nèi)輸入冷卻氣體。冷卻氣體優(yōu)選為氮氣。出氣管37用于將降溫室31內(nèi)的氣體排出以維持降溫室31內(nèi)氣壓平衡。進(jìn)氣管36設(shè)置在降溫室31的頂部并向下延伸。進(jìn)氣管36的出氣口設(shè)置在傳送機構(gòu)6的上方，出氣口朝下，出氣口用于沿豎直方向向下吹氣。承載有基板5的托盤4被輸送到進(jìn)氣口的出口。出氣管37設(shè)置在降溫室31的底部，在本實施例中，出氣管37設(shè)置在主冷卻管34的下方。進(jìn)氣管36從基板5的上方對基板5進(jìn)行吹氣以使得基板5冷卻。進(jìn)氣管36中的冷卻氣體沿基板5的表面快速流過時能極快的降低基板5的溫度，并且基板5各個部分溫度降低的速率較為均勻，同時采用風(fēng)冷還能避免污染基板5。優(yōu)選地，進(jìn)氣管36至少設(shè)置五根，一根進(jìn)氣管36設(shè)置在降溫室31的中部，其余四根進(jìn)氣管36分別設(shè)置在降溫室31的四個角上，設(shè)置在中部的進(jìn)氣管36通過的氣流流量大于其余四根中任意一根進(jìn)氣管36的氣流流量。這樣，出氣口80設(shè)置有五個，其中四個出氣口80分別靠近降溫室31的四角設(shè)置，余下的一個出氣口80設(shè)置在四個出氣口80的中部，設(shè)置在中部的出氣口80的出氣速度大于其余四個出氣口80中任一個出氣口80的出氣速度。角落上的四根進(jìn)氣管36能分別對基板5的四個角進(jìn)行輔助散熱，使得基板5上的各處降溫速度更均勻。中部的進(jìn)氣管36輸出的大風(fēng)量能實現(xiàn)面板快速降溫，同時也對整個基板5上的氣流進(jìn)行引導(dǎo)使得氣流都是從基板5的中部向基板5四周擴散，避免在基板5上形成紊流使得基板5降溫不均勻。

每個降溫室31中還設(shè)置有多個控溫加熱器7，例如16個。多個控溫加熱器7設(shè)置在降溫室31的頂部。多個控溫加熱器7在水平面上呈矩陣狀排列?？販丶訜崞?優(yōu)選采用紅外加熱器。控溫加熱器7在加熱時豎直向下進(jìn)行輻射。這樣，當(dāng)基板5平鋪在控溫加熱器7的下方時，每個控溫加熱器7的熱輻射均照射基板5上的一塊區(qū)域。在從降溫室31的入口到降溫室31的出口的方向上，控溫加熱器7的加熱功率呈降低的趨勢。這樣，控溫加熱器7能降低降溫室31入口處溫度高而降溫溫室出口處溫度低而帶來的基板5減溫不均勻程度。

雖然已經(jīng)參考優(yōu)選實施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以對其進(jìn)行各種改進(jìn)并且可以用等效物替換其中的部件。尤其是，只要不存在結(jié)構(gòu)沖突，各個實施例中所提到的各項技術(shù)特征均可以任意方式組合起來。本發(fā)明并不局限于文中公開的特定實施例，而是包括落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有技術(shù)方案。