用于可控气氛的烘箱和箱式炉

用于最高700°C的炉子的可控气氛选项

对于高达700°C的温度，卡博莱特盖罗公司生产HTMA系列可控气氛烘箱。这些烘箱是专门为实现对惰性气氛的出色控制而设计的，其主要目的是将氧气的浓度降低到非常低的水平。

清洗气体和工艺气体的单独流量控制意味着，一旦炉室中的大气被清除，就可以使用较低流量的工艺气体。清洗气体和工艺气体之间的切换可以手动完成，也可以通过增加一个自动编程控制系统的选项来完成。氧气水平可低至50ppm。

A105镍铬合金（Inconel）工艺内腔

A retort can be used for various heat treating processes requiring a controlled inert or reactive atmosphere, e. g. to prevent oxidisation or to enhance surface hardness. The A105 retort, which incorporates a silicone rubber seal, can achieve low oxygen levels. Manufactured in either NiCr alloy (Inconel) with a maximum operating temperature of 1100 °C or 314 grade stainless steel with a maximum operating temperature of 1050 °C.

The A105 retort is sealed by a removable front opening insulated door fitted with a silicone rubber seal. Gas inlet and outlet connections are easily accessible at the front. Oxygen levels down to 30 ppm are achievable. A105 retorts for CWF furnaces are fitted with a 3 mm thermocouple gland through the centre of the door. The retort and furnace must be ordered together as the furnace is modified to allow it to be used with, and without, the retort. The A105 retort can be used in combination with the laboratory gas safety system for safe use with hydrogen.

A105 internal dimensions

圆柱形GLO罐式炉

GLO退火炉的特点是具有高度对称的加热元件定位的真空密封甑。如果需要的话，圆柱形甑子的前门可以被加热，也可以从外面空气冷却，或者通过可选的快速冷却系统用冷的惰性气体进行净化。

1. 开启的炉门
2. 热辐射屏
3. 陶瓷纤维保温材料及加热元件
4. 装料架
5. 薄金属包覆层
6. 尾气燃烧装置
7. 炉体

用于高达3000℃的真空炉的可控气氛方案

对于比箱式炉更高的温度，可以使用真空炉来创造温度高达3000°C的可控气氛。

卡博莱特盖罗提供的真空炉系列包括真空箱式炉，真空钟罩炉，底部装载炉，实验室真空炉和真空管式炉。 每个炉子可以在反应性气氛或惰性气氛下使用。 我们真空炉系列中的大多数产品具有金属，石墨或陶瓷保温料。 根据要求，石墨炉可以在高达3000°C的温度下安全运行。

定制实例。用于半导体晶圆的HTMA 6/220

这个可控气氛烘箱HTMA 6/220是为大量半导体晶圆的热处理而改良的。该工艺涉及在8英寸硅片上合金化330纳米（nm）的金，厚度为50-200微米（µm）。  晶圆被削薄，具有不同的厚度：

• 两个晶圆52 µm厚， 沿边缘有700µm厚的 "Taiko "环
• 一个晶圆200 µm厚
• 一个晶圆120 µm厚

解决方案

烘箱已安装了快速冷却选项，可在20分钟内将烘箱从420℃快速冷却到200℃。两个冷却风扇位于烘箱后部。

冷却空气通过位于隔热层和炉壁之间的管道吹向炉膛外部。为了防止在不需要冷却时出现任何多余的气流，一个自动蝶阀也位于出口管道中。

温度控制器被编程为使用门联锁的状态来自动启动或停止一个工艺循环，从而实现连续循环。当λ传感器检测到炉室内的氧气水平下降到某个阈值以下时，就会触发加热；例如，当氧气下降到百万分之五十（ppm）时，温度程序就会启动。

其他修改包括炉室内的定制架子位置，以便为每个架子上的晶圆架留出空间，增加流量计以适应替代气体（如氩气）的使用，以及一个可选的地板支架，将烘箱提升到操作员的工作位置。温度控制器还被配置为在清洗和加工气体流速之间自动切换。

性能

为了保持连续的加工循环，重要的是当炉门在200°C时被打开用于卸货和重新装货时，HTMA迅速恢复到主要的操作条件，无论是温度还是炉室内的氧气浓度。

程序周期实例

• 将炉子加热到200°C。
• 打开炉门，装入晶圆托盘。
• 用氮气吹扫，直到氧气水平低于50ppm。
• 控制器自动开始加热到420°C并降低氮气流量。
• 在420°C停留10分钟。
• 尽快冷却到200°C（等待温度）。
• 打开门，取出晶圆。
• 最大程序循环时间小于2小时。

定制的例子。用于煅烧（热分解）催化剂材料的炉子

这种炉子是为生产化学中使用的催化剂材料的煅烧（热分解）而设计的。 这种材料的加工会在炉内产生腐蚀环境，因此需要用哈氏合金C-2000®建造甑子，这种合金由镍、铬、钼、铁和铜组成。这种组合具有更强的抗腐蚀能力。

解决方案

这种定制的甑腔炉能够达到1200°C的温度，然而由于甑腔材料的热阻特性，炉子的最高工作温度限制在1000°C。

该甑子炉的容积为1000升，可接受多达12个客户自己的样品盘，这些样品盘支撑在一个同样由哈氏C-2000®制成的载体上。气体入口管使客户能够通过引入非易燃气体（如氮气或氩气）来改变工艺内腔内的气氛，以适应其工艺要求。甑子门由工业超中心夹持，并由两个气缸安全地联锁。

炉子分为三个加热区，一个在炉膛，两个位于炉膛两侧的垂直方向。温度控制由三个Eurotherm 3508控制器提供，通过数字通信连接，允许从中心区控制器向其他两个控制器转发设定值。每个加热区都与一个单独的3216CC过温控制器相连。

所有的仪器设备都安装在一个单独的控制柜内，该控制柜还设有一个千瓦时电表，以便客户监测其耗电量。

该装置包括一个强制冷却系统，旨在将环境空气吹入甑子和炉子绝缘层之间的空腔。风机能够在9英寸水压下每小时输送600米³ 的空气，将整个冷却时间缩短到大约3小时。