CN105706225B - 辐射加热器布置 - Google Patents

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Abstract

用于真空外壳中的电气辐射加热器布置，包括：至少两组线性加热源，布置在对应数目的同心加热区域中，加热源被直接布置在真空外壳的真空侧上并且电气连接到布置在真空侧上的电流轨；电流轨中的每个被连接到从真空到环境的一个电气引线。优选地，加热源以接近圆形的多边形来布置、基本为放射状来布置，或两者的组合来布置。

Description

辐射加热器布置
技术领域
该发明涉及一种用于加热如硅晶片、玻璃基材等等的基材材料的改进的加热系统。优选的应用是在真空系统中加热这些基材用于随后在高温下的薄膜沉积。本发明的目的是通过以简单且同时有效的方式布置加热器来优化基材的温度分布，以减少成本和维护努力。
背景技术
在真空下的许多涂布应用需要将材料(随后称为“基材”)均匀加热到高温，有时在短时间内达到摄氏几百度。在这些高温下，基材及其周围环境之间的热辐射是传热的一种显著的——有时是最相关的——方式。当加热时间很关键时，基材的加热优选地不通过热传导来完成(例如，通过将基材直接紧密接触到热基底上)，而是通过热辐射。根据该等基材材料UV的吸收特性，使用可见或红外光作为用于辐射加热的能量源。
由于加热设备在尺寸上的限制，基材通常遭受辐射损失(特别是在基材的边缘和角落处)和/或要被加热的区域内的不均匀热分布。均匀温度分布是非常难以实现的。对于高温薄膜沉积来说，该非均匀温度分布可能导致不希望的不均匀薄膜性质(结晶学、应力、电阻率、光学性质)。
为了克服这些问题，因此该发明涉及一种用于圆形基材的具有最小数目电气引线的2区域的辐射加热器。
在下面，灯加热实施例的若干实施例正被解决。列表不要求是详尽无遗或结束的，并且某些文件的特征是彻底和全面的。
像点源的灯阵列被用在若干公开中，如EP811709A2、US8273670B1、以及US20060291823A1。在许多应用中，如US20080116196A1或US5268989A，灯位于窗口后面。
线性灯阵列被用在US20020007797中。
JP2012068002A要求保护平行的平面上的棒状红外灯11的样式，其布置与正交方向上的样式组合的平面中的多个棒状红外灯。JP2001210604也使用正交灯样式。KR2003072073A提出在晶片中心中的具有减小的辐射密度的正交灯样式。
CN201839454U要求保护加热器阵列，该加热器阵列包括具有强度梯度的多个加热灯管以实现晶片中心部分和外围部分的均匀加热。US20090214193A1和JP2010225342A使用特殊的线性灯，该线性灯在灯的内部具有非辐射部分。
JP2003289042A中提出以点阵(lattice)的形状布置的灯丝。
在JP2004241565A及US20030038128A1中使用相对于放置在处理腔室内部的晶片来同心地布置的、具有不同半径的环形灯加热器。
JP11008204A使用部分环形灯加热器。
JP2004186346A、JP2002075899A、JP2002075898A使用环形灯加热器。
在EP1197989A2中描述具有多个区域环形灯和反射侧壁的灯加热器阵列。
在WO_0182348_A1中描述具有多个区域环形灯和线性灯布置的灯加热器阵列。灯通过窗口与真空分离。
在若干应用中，如US6108490，基材是旋转的。US20090116824A1描述线性灯阵列和将功率供应到灯的驱动单元，其中功率控制单元控制驱动单元用于将功率供给到各自灯丝组的灯丝。
现有技术的差异
现存的解决方案通常具有下面缺点中的至少一个：
a)有2区域或多个区域加热器是不可能的。
b)它们要求窗口，这降低灯的效率。
c)它们要求用于灯阵列的若干电气引线。
附图说明
图1示出了使用3个(左)或2个(右)电气引线的2个六边形中的灯布置。
图2示出了具有3相功率级(如：内加热器(左)L1：3kW与外加热器(右)L2：4kW和L3：2kW)的3相电源的布线图，。
图3示出了具有3个电流轨和2个电气引线的布置的除气装置的横截面图。
图4示出了具有3个电流轨和2个电气引线的灯布置的顶视图。
图5示出了进一步灯布置。
具体实施方式
本文所示出的和所描述的所有实施例共同依靠至少两个同心加热区域，该至少两个同心加热区域在真空侧上具有导电轨用于将功率供应到辐射加热器布置的灯。这些导电轨被连接到从真空或工序腔室到环境的最小数目的电气引线。
第一实施例在真空腔室中使用至少两组线性标准灯，该线性标准灯以接近圆形的多边形来布置，其中灯末端被连接到最小数目的共同电气点。这些电气点经由灯设置的真空侧上的导电轨来连接。导电轨被连接到从真空或工序腔室到环境的最小数目的电气引线。
在第二实施例中，至少两组灯基本上放射状布置在圆形电流轨之间，该圆形电流轨再次被连接到从真空或工序腔室到环境的最小数目的电气引线。
这里，术语“灯”将表示产生光的电灯，其中灯丝导线借助通过其的电流被加热到高温，直到它发光。热灯丝以填充有惰性气体(或被抽真空)的玻璃灯泡来保护免于氧化。在卤素灯中，通过将金属蒸气再沉积到灯丝上的化学工序来防止灯丝蒸发，从而延长其寿命。灯泡通过嵌入在玻璃中的引线端子或导线来供应电流。大多数灯泡被用在在提供机械支撑和电气连接的插座中。为了加热目的，具有数百到数千瓦特功率的卤素灯是常见的。优选地，这些加热灯是棒形的。
实施例1
图1示出灯布置的顶视图，其中2个六边形同心地设置在一起，一个相对于另一个旋转30°。内加热器使用6个长度为120mm的灯，每个灯具有500瓦的最大功率，同时外加热器使用6个长度为190mm的灯，每个灯具有1000瓦的最大功率。因而，六边形中的每个形成具有特定加热输出的加热区域。两个六边形的每个第二边缘被用作地连接，其能够被连接到除气布置的外壳。为了输入电流，其余的3个边缘优选地通过电流轨来连接。这些电流轨的每个附着到一个电气引线，或如在第1图是左手侧上，外加热器可以被连接至到一个轨的2个接触部以及到分离引线的1个接触部(用于三相操作模式)。在图2中描绘3相电源的布线图。内六边形被连接到L1，而外六边形中的两个灯被连接到L2和一个灯被连接到L3。该布线考虑了以下事实：内加热器需要较少功率以在300mm基材上实现良好的温度均匀性。3相功率级随后能够被设置到典型值，如：L1：3kW、L2：4kW、L3：2kW。
通过该布线，三相电源的负载能够比只使用2相的更加平衡。3相中的每一相通过闸流晶体管控制来调节，以在基材上实现期望的温度均匀性。
实施例2
图3示出了具有3个电流轨和只有2个电气引线的布置的除气装置的横截面图。如在图4的顶视图中所绘制的，内加热器由6个长度为120mm的灯组成，每个灯具有500瓦特的最大功率，并且外加热器使用相同类型的12个灯。外加热器要求更高的功率，以在基材上实现温度均匀性。2个加热器功率之间的比例是可调整的。使用一种灯类型对于维护和后勤因素来说是优势。灯被附着到3个圆形导电轨，其中外轨连接内和外加热器区域的加热器功率。中间导电轨被连接到地。
进一步优选的是通过覆盖屏蔽来遮盖灯的端部和接触区域，使得灯的引线与接触部的相互加热可以最小化。
在图5中绘制具有内和外加热器的两个进一步灯布置。

Claims (6)

1.一种在真空外壳中的电气辐射加热器，包括：
至少两组线性加热源，布置在对应数目的同心加热区域中，
所述加热源直接布置在真空外壳的真空侧上，并且直接电气连接到布置在真空侧上的电流轨，
其中电流轨中的每个被连接到从真空到环境的一个电气引线。
2.根据权利要求1所述的电气辐射加热器，其中在同心加热区域的至少一个中，加热源以接近圆形的多边形来布置。
3.根据权利要求1所述的电气辐射加热器，其中在同心加热区域中的至少一个中，加热源放射状地布置。
4.根据权利要求1所述的电气辐射加热器，其中在加热区域的一个中，加热源以接近圆形的多边形来布置，并且在加热区域的进一步的一个中，加热源放射状地布置。
5.根据权利要求1至4之一所述的电气辐射加热器，其中线性加热源是灯。
6.根据权利要求5所述的电气辐射加热器，其中所述灯是卤素灯。
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