CN103773923A - 用于热处理的快速升降温炉体 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种快速升降温炉体，其包括包围工艺管的筒状的保温层，配置于所述保温层内周面的加热元件，以及冷却单元。其中冷却单元包括：位于所述保温层中的用于流通冷却气体的一个螺旋状风道；以及形成于所述保温层内周面、与所述螺旋状风道连通并沿所述螺旋状风道高度方向分布的多个风孔，所述风孔用于向所述保温层和所述工艺管之间的空间喷出所述冷却气体。本发明可提高炉体的风冷效率。

Description

用于热处理的快速升降温炉体
技术领域
本发明涉及半导体工艺设备，特别涉及一种用于热处理的快速升降温炉体。
背景技术
在半导体工艺设备领域中，热处理设备是较常见的一类设备，用于热处理工艺的热处理炉体是这一类设备的关键部件，对于批处理炉体，它的每一个工艺周期包括热处理工艺过程和升、降温两大环节，从时间上来看，升降温的时间在整个工艺过程中占据50%以上的时间。
在升温环节，目前主要依赖于较为成熟先进的温控技术及阻热材料的应用，将升温时间显著降低，在降温环节，则会采用附加在炉体上的冷却功能，缩短炉体的降温时间，目前多采用风冷来实现炉体的快速冷却功能。风冷功能实现的形式也较多样，而风道的设计是决定风冷效率的关键之一。
发明内容
本发明的主要目的旨在提供一种结构优化的快速升降温炉体，以提高炉体风冷的效率。
为达成上述目的，本发明提供一种快速升降温炉体，该炉体包括用于容纳多个基板并对所述基板进行处理的工艺管。炉体包括筒状的保温层，其包围所述工艺管；加热元件，配置于所述保温层内周面；以及冷却单元，其包括：位于所述保温层中的用于流通冷却气体的一个螺旋状风道；以及形成于所述保温层内周面、与所述螺旋状风道连通并沿所述螺旋状风道高度方向分布的多个风孔，所述风孔用于向所述保温层和所述工艺管之间的空间喷出所述冷却气体。
优选地，所述快速升降温炉体还包括外壁，所述螺旋状风道形成于所述保温层的外周面，所述外壁覆盖所述保温层的外周面。
优选地，通过在所述保温层外周面上形成螺旋状槽并由所述外壁覆盖所述螺旋状槽，以形成所述螺旋状风道。
优选地，所述风孔的位置避开所述加热元件。
优选地，所述加热元件通过绝缘支撑件固定配置于所述保温层内周面，所述绝缘支撑件具有加热元件承载部，所述风孔的位置避开所述加热元件承载部。
优选地，所述多个风孔在所述螺旋状风道的每一圈的周向上间隔均匀分布。
优选地，所述多个风孔在所述螺旋状风道的高度方向上为平行设置。
优选地，所述风孔与所述炉体的径向之间具有夹角。
优选地，所述快速升降温炉体还包括冷却气体引入部分，其设置于所述螺旋状风道的下端；以及冷却气体排出部分，其设置于所述快速升降温炉体顶部的保温盖中。
本发明所提出的快速升降温炉体，摒弃传统的风道形式，改善了风道的设计，根据流体的特点将风道设计为具有流线型的螺旋状形态，降低了风道突然变向带来的阻力，并能够保证炉体降温的均匀性，显著提高了炉体风冷的效率。
附图说明
图1为本发明快速升降温炉体的结构剖视图；
图2为本发明快速升降温炉体的保温层和冷却单元的结构剖视图；
图3为本发明快速升降温炉体的绝缘支撑件和风孔的横截面示意图；
图4为本发明快速升降温炉体的保温层和冷却单元的横截面示意图。
【主要组件符号说明】
1工艺管；2快速升降温炉体；11保温桶；12晶舟；21加热元件（加热丝）；22保温层；23冷却单元；231风道；232风孔；24外壁；25绝缘支撑件；26保温盖；27冷却气体排出部分。
具体实施方式
为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参考图1和图2，本发明的快速升降温炉体2为直立圆筒形，其包围圆柱体形状的反应管1，炉体2和反应管1之间限定为炉内空间。晶舟11保持多个待处理晶圆，并使这些晶圆水平地堆叠并且在竖直方向上以一定间隔相互隔开。晶舟11支撑于保温筒12上，晶舟11和保温筒12由升降机构上(未示出)的操作而向反应管1中加载或从反应管1中卸载。反应管1限定了用于处理晶圆的反应室，反应管1与连接到反应气体供应源的气体引入管(未示出)，以及将其内的气体排出到外界的排气管(未示出)相连。
炉体2由内到外依次设有加热元件21、保温层22和外壁24。其中，保温层22为圆筒状，由耐火绝缘隔热材质形成。加热元件21配置于保温层22的内周面，用于给工艺管内的晶圆的热处理工艺提供所需的工艺温度。本实施例中，加热元件21为电阻加热丝，在炉体内由下到上多圈环绕。电阻加热丝21通过绝缘支撑件25固定于保温层22的内周面。具体来说，绝缘支撑件25具有支撑电阻加热丝21的承载部，承载部的端部可埋设于保温层22内，承载部上表面用来支撑电阻加热丝21。外壁24覆盖保温层22的外周面。
特别的，本发明的炉体2还包括冷却单元23。冷却单元23形成于保温层22中，用于将冷却气体导入炉体2和反应管1之间的炉内空间内以进行炉内空间的降温。冷却单元23包括位于保温层22内的用于流通冷却气体的一个螺旋状风道231，以及形成于保温层内周面的多个风孔232。螺旋状风道231从炉体的下部盘旋向上。这些风孔232与螺旋状风道231连通，并沿着螺旋状风道231的高度方向分布，用于向炉内空间喷出冷却气体，从而在炉内空间内产生空气流。螺旋状风道23可通过切削保温层22的外周面以形成螺旋状槽而形成，该螺旋状槽由外壁24所覆盖，该螺旋状槽和外壁共同限定了螺旋状风道的空间，使得风道231外侧不开放。如此，可使得冷却气体在螺旋状风道231中流通的路径更为明确，减少了在流通过程中的损失。在本实施例中，冷却气体从螺旋状风道231的下端进入，因此在螺旋状风道231的下端设有冷却气体引入部分(未示出)。冷却气体引入部分可形成于外壁上与螺旋状风道231的进口对应的位置处，并与外部冷却气体供给源(未示出)连接。在炉体顶部设置有保温盖26，保温盖26中设置有冷却气体排出部分27，用于将炉内空间中变热的冷却气体排走。冷却气体排出部分27还与排风管道(未示出)连接，排风管道上可设有鼓风机和热交换器等，此处不再赘述。
对于风孔232而言，其作用在于向炉内空间内喷出冷却气体，因此较佳的，风孔232的位置应避开加热丝21，以防止冷却气体被加热丝21过分加热。例如在本实施例中，风孔21的位置避开绝缘支撑件21的承载部，由此能够避免从风孔吹向炉内空间的冷却气体靠近加热丝。如图2所示，为了更均匀的进行冷却气体的喷射，在螺旋状风道231的每一圈的周向上，风孔为以大致相等的间隔均匀分布。此外，在螺旋状风道231的高度方向上，各个风孔232是平行设置，如此可使得吹出的冷却气体不发生相互干扰。这些在高度方向上平行设置的风孔232并不一定限于水平设置，也可以是向着圆筒状保温层的中心向上倾斜设置以产生上升气流。
图3所示为保温层22和冷却单元的横截面示意图。风孔232设置在保温层22的内侧，方向为与炉体的径向成一定角度，与风道232的冷却气体的方向接近。这样能够减小冷却气体从风道进入风孔的阻力，有利于提高冷却效率。
综上所述，本发明的快速升降温炉体，通过优化的螺旋形风道设计，降低了风道突然变向带来的阻力，并能够保证炉体降温的均匀性，显著提高了炉体风冷的效率。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然所述诸多实施例仅为了便于说明而举例而已，并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰，本发明所主张的保护范围应以权利要求书所述为准。

Claims (9)

1.一种快速升降温炉体，其包围用于容纳多个基板并对所述基板进行处理的工艺管，其特征在于，所述快速升降温炉体包括：
筒状的保温层，其包围所述工艺管；
加热元件，配置于所述保温层内周面；以及
冷却单元，其包括：位于所述保温层中的用于流通冷却气体的一个螺旋状风道；以及形成于所述保温层内周面、与所述螺旋状风道连通并沿所述螺旋状风道高度方向分布的多个风孔，所述风孔用于向所述保温层和所述工艺管之间的空间喷出所述冷却气体。
2.根据权利要求1所述的快速升降温炉体，其特征在于，所述快速升降温炉体还包括外壁，所述螺旋状风道形成于所述保温层的外周面，所述外壁覆盖所述保温层的外周面。
3.根据权利要求2所述的快速升降温炉体，其特征在于，通过在所述保温层外周面上形成螺旋状槽并由所述外壁覆盖所述螺旋状槽，以形成所述螺旋状风道。
4.根据权利要求1所述的快速升降温炉体，其特征在于，所述风孔的位置避开所述加热元件。
5.根据权利要求1所述的快速升降温炉体，其特征在于，所述加热元件通过绝缘支撑件固定配置于所述保温层内周面，所述绝缘支撑件具有加热元件承载部，所述风孔的位置避开所述加热元件承载部。
6.根据权利要求1所述的快速升降温炉体，其特征在于，所述多个风孔在所述螺旋状风道的每一圈的周向上间隔均匀分布。
7.根据权利要求1所述的快速升降温炉体，其特征在于，所述多个风孔在所述螺旋状风道的高度方向上为平行设置。
8.根据权利要求1所述的快速升降温炉体，其特征在于，所述风孔与所述快速升降温炉体的径向之间具有夹角。
9.根据权利要求1所述的快速升降温炉体，其特征在于，所述快速升降温炉体还包括：
冷却气体引入部分，其设置于所述螺旋状风道的下端；以及
冷却气体排出部分，其设置于所述快速升降温炉体顶部的保温盖中。
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