[实用新型]质子交换炉

说明书

本实用新型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。本实用新型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。

技术领域

本实用新型属于半导体制造设备领域,尤其是涉及一种质子交换炉。

背景技术

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。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型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，本实用新型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；