CN110701940A - 热交换装置及半导体加工设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种热交换装置及半导体加工设备，包括热交换器主体、导流组件和抽气组件；其中，热交换器主体的正面含有进气口，导流组件设置于进气口的前端，用于对即将流入热交换器主体、尚未处理的热气流进行导向；抽气组件含有出风口；热交换器主体的侧面含有出气口，用于将经热交换器主体处理后的气流排出至出风口；抽气组件设置于热交换器主体的出气口的前端；热交换器主体的内部含有多个热交换区域，出气口含有多个子出气口；每个热交换区域与子出气口一一对应设置。本发明提供的热交换装置及半导体加工设备能够提高热交换能力和热交换效果。

Description

热交换装置及半导体加工设备
技术领域
本发明涉及半导体设备技术领域，具体地，涉及一种热交换装置及半导体加工设备。
背景技术
立式炉热处理设备作为半导体制造工艺制程中的前道工艺处理设备，主要进行氧化薄膜、退火和低压力化学气相沉积法(Low Pressure Chemical Vapor Deposition，LPCVD)等热处理工艺，由于其工艺处理温度较高，处于立式炉热处理设备内部的元器件将会承受较高的温度，为保护设备内部的元器件，需要迅速有效地将立式炉热处理设备内部温度降低到安全温度范围内。
目前，通常是在立式炉热处理设备内部设置热交换器，高温气流从热交换器的进气口进入热交换器中，在被热交换器中的热交换组件冷却之后，从与进气口相对设置的热交换器的出气口排放至立式炉热处理设备内部，以实现立式炉热处理设备内部降温的目的，并且，由于立式炉热处理设备内部空间有限，导致热交换器的体积受到限制，因此，在一定的热交换功率下，为了提高热交换器的热交换效率，还需要在出气口的外侧设置匀流装置。
但是，在现有的热交换器中，匀流装置设置在出气口的外侧，使进气口与出气口之间相对的距离较短，使气流流过进气口与出气口之间的热交换组件的面积较小，使热交换器的热交换能力受限，即使热交换器使用效率比较高，但其总体的降温能力也有限。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种热交换装置及半导体加工设备，能够提高热交换能力和热交换效果。
为实现本发明的目的而提供一种热交换装置，包括热交换器主体、导流组件和抽气组件；
所述热交换器主体的正面含有进气口，所述导流组件设置于所述进气口的前端，用于对即将流入所述热交换器主体、尚未处理的热气流进行导向；
所述抽气组件含有出风口；
所述热交换器主体的侧面含有出气口，用于将经所述热交换器主体处理后的气流排出至所述出风口；
所述抽气组件设置于所述热交换器主体的出气口的前端；
所述热交换器主体的内部含有多个热交换区域，所述出气口含有多个子出气口；每个所述热交换区域与所述子出气口一一对应设置。
优选的，所述抽气组件包括多个功率可调的抽气风扇，所述抽气风扇与所述热交换器主体连接，所述抽气风扇与所述子出气口一一对应设置，且每个所述抽气风扇对应一个所述热交换区域，所述抽气风扇按照与其对应的预设功率对与该抽气风扇对应的所述热交换区域中的气流进行抽排。
优选的，所述抽气组件还包括风道；
所述风道与每层所述热交换区域气路相通，每层所述热交换区域对应的所述抽气风扇将该热交换区域的气流经由所述风道吹向所述出风口；所述出风口位于所述风道的下端部。
优选的，所述导流组件包括两个固定板和夹设于两个所述固定板之间的多个导流片，其中，所述固定板与所述热交换器主体连接，并在所述进气口的竖直方向上相对设置；
所述导流片设置在两个所述固定板之间，并沿所述进气口的水平方向竖直排列。
优选的，所述导流组件还包括多个调节部件，所述调节部件的数量与所述导流片的数量相适配，用于对应地调节所述导流片与所述进气口所在平面之间的夹角。
优选的，所述调节部件包括螺栓和蝶形螺母；
每个所述导流片的两端均设置有所述螺栓，用于将所述导流片固定在所述固定板上；所述蝶形螺母的数量与所述螺栓的数量一一对应设置，用于对应地与所述螺栓相配合；
每个所述固定板上均设置有多个通孔，用于供所述螺栓穿过。
优选的，所述热交换器主体的内部设置有多层热交换翅片，每层所述热交换翅片内包含有用于向所述热交换翅片中通入冷却介质的冷却管。
优选的，任一所述抽气风扇吹向所述风道的气流，与其他所述抽气风扇吹向所述风道的气流的流速和/或流量保持一致。
本发明还提供一种半导体加工设备，包括工艺腔室和热交换装置，其中，所述热交换装置采用如本发明提供的热交换装置，所述热交换装置设置在所述工艺腔室的内部，用于对所述工艺腔室内部的气体进行热交换。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的热交换装置，热交换器主体的正面含有进气口，侧面含有出气口，这就使得设置于出气口前端的抽气组件不会在自进气口至与进气口相对的方向上占用空间，使热交换器主体在自进气口至与进气口相对的方向上的长度能够得到增加，以使热交换器主体内部的热交换区域在该方向上的长度能够得到增加，从而提高热交换能力，并且借助设置于进气口前端的导流组件，对即将流入热交换器主体、尚未处理的热气流进行导向，以使热气流在热交换区域中的滞留时间能够得到增加，使热气流能够更加充分的在热交换区域中进行热交换，从而提高热交换效果。
本发明提供的半导体加工设备，借助本发明提供的热交换装置，能够提高热交换能力和热交换效果。
附图说明
图1为本发明实施例提供的热交换装置的主视图的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的热交换装置的侧视图的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的热交换装置的俯视图的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的热交腔室的进气口侧的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的热交换腔室的出气口侧的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的导流组件的结构示意图；
图7为本发明提供的热交换腔室的俯视图的结构示意图；
附图标记说明：
10-热交换器主体；11-冷却管；12-热交换翅片；13-进气口；14-出气口；15-抽气风扇；16-风道；17-导流片；18-蝶形螺母；19-固定板。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的热交换装置及半导体加工设备进行详细描述。
如图1-图7所示，本实施例提供一种热交换装置，包括热交换器主体10、导流组件和抽气组件；热交换器主体10的正面含有进气口13，导流组件设置于进气口13的前端，用于对即将流入热交换器主体10、尚未处理的热气流进行导向；抽气组件含有出风口；热交换器主体10的侧面含有出气口14，用于将经热交换器主体10处理后的气流排出至出风口；抽气组件设置于热交换器主体10的出气口14的前端；热交换器主体10的内部含有多个热交换区域，出气口14含有多个子出气口14；每个热交换区域与子出气口14一一对应设置。
本实施例提供的热交换装置，热交换器主体10的正面含有进气口13，侧面含有出气口14，这就使得设置于出气口14前端的抽气组件不会在自进气口13至与进气口13相对的方向上占用空间，使热交换器主体10在自进气口13至与进气口13相对的方向上的长度能够得到增加，以使热交换器主体10内部的热交换区域在该方向上的长度能够得到增加，从而提高热交换能力，并且借助设置于进气口13前端的导流组件，对即将流入热交换器主体10、尚未处理的热气流进行导向，以使热气流在热交换区域中的滞留时间能够得到增加，使热气流能够更加充分的在热交换区域中进行热交换，从而提高热交换效果。
在本实施例中，热交换器主体10放置于工艺腔室中，用于降低工艺腔室内的温度，避免工艺腔室内部的元器件长时间处于高温环境中，以避免工艺腔室内部的元器件损坏。热交换器主体10设置于工艺腔室内部，并在正面和侧面分别设置有进气口13和出气口14，工艺腔室内温度较高的热气流在经过设置于进气口13前端的导流组件后，自进气口13进入热交换器主体10中，热气流在进入热交换器主体10后，分散至热交换器主体10内部的多个热交换区域中进行热交换，以使热气流得到冷却，此时，热气流还会受到来自设置于出气口14前端的抽气组件的抽力，抽气组件将每个热交换区域中的热气流，从与该热交换区域对应的子出气口14抽出至抽气组件中，抽气组件中经过冷却后的气流自抽气组件的出风口排出至工艺腔室内(如图1和图2中箭头所示)，以使工艺腔室内的温度较低。
在本实施例中，热交换器主体10的内部设置有多层热交换翅片12，每层热交换翅片12内包含有用于向热交换翅片12中通入冷却介质的冷却管11。
具体的，多层热交换翅片12在竖直方向间隔分布，以形成多层热交换区域，相邻层的热交换翅片12之间可以供气体流动，每层热交换翅片12均自进气口13所在的一侧沿水平方向延伸至与进气口13相对的一侧，并自出气口14所在的一侧沿水平方向延伸至与出气口14相对的一侧，以使热交换翅片12的面积最大化，且多层热交换翅片12中的两相邻层之间的气体无法进入另外两相邻层之间，气体仅能从两相邻层之间自进气口13至出气口14流动，无法竖直方向上流动。但是，多层热交换翅片12的设置方式并不限于此。冷却管11的一部分设置在热交换器主体10的外部，另一部分伸入热交换器主体10的内部，与热交换器主体10内部的多层热交换翅片12连接，以将热交换源输送至多层热交换翅片12中，并使多层热交换翅片12中与热气流进行过热交换的热交换源排出，从而形成热交换源的循环，保持多层热交换翅片12的热交换效果。但是，冷却管11的设置方式并不限于此。
在本实施例中，热交换源为冷却水，冷却水在多层热交换翅片12中与热气流进行热交换后温度上升，从多层热交换翅片12排出至冷却管11中，以使新的冷却水能够持续进入多层热交换翅片12中，以使多层热交换翅片12能够保持冷却效果。但是，热交换源并不限于冷却水。
在本实施例中，抽气组件包括多个功率可调节的抽气风扇15，抽气风扇15与热交换器主体10连接，抽气风扇15与子出气口14一一对应设置，且每个抽气风扇15对应一个热交换区域，抽气风扇15按照与其对应的预设功率对与该抽气风扇15对应的热交换区域中的气流进行抽排。
这样可以使多个热交换区域中的气体流速保持一致，由于多个热交换区域在热交换器主体10中的位置不同，使得各个热交换区域中的热气流的量也不同，这就会导致各个热交换区域中的气流流速不同，通过各个功率可调的抽气风扇15对各自对应的热交换区域的抽气功率进行调节，就可以使流经各个热交换区域中的气体的流速一致，使各个热交换区域均能够被有效利用，进而提高热交换装置的热交换能力和热交换效果。
在本实施例中，任一抽气风扇15吹向风道16的气流，与其他抽气风扇15吹向风道16的气流的流速和/或流量保持一致。即，各个热交换区域中的气体受到的抽气风扇15的抽力相同，以使各个热交换区域中的气体的流速一致。
在本实施例中，抽气组件还包括风道16，风道16与每层热交换区域气路相通，每层热交换区域对应的抽气风扇15将该热交换区域的气流经由风道16吹向出风口；出风口位于风道16的下端部。各个热交换区域中的气体都会被与各自对应的抽气风扇15经对应的子出气口14抽至风道16中，气体在流经风道16后，会从位于风道16下端部的出风口排出。
在本实施例中，出风口与工艺腔室内的回流管路连接，以将冷却后的气体通过回流管路排回至工艺腔室内。
在本实施例中，导流组件包括两个固定板19和夹设于两个固定板19之间的多个导流片17，其中，固定板19与热交换器主体10连接，并在进气口13的竖直方向上相对设置；导流片17设置在两个固定板19之间，并沿进气口13的水平方向竖直排列。
在本实施例中，由于出气口14的前端设置有抽气组件，因此，热气流在进入热交换器主体10后，会朝出气口14方向流动，这样就会导致热交换器主体10中，与出气口14相对一侧的热交换区域的利用率较低。通过沿进气口13的水平方向竖直排列的多个导流片17，可以将热气流导向至热交换区域中与出气口14相对的一侧，并且，可以对进入热交换区域的水平方向上的气体流量进行调节，以使热气流能够热交换区域的水平方向上的均匀分布，以使热交换区域水平方向上的各处均能够被有效利用，从而提高热交换装置的热交换效率及热交换效果。
在本实施例中，导流组件还包括多个调节部件，调节部件的数量与导流片17的数量相适配，用于对应地调节导流片17与进气口13所在平面之间的夹角。通过各个调节部件调节各自对应的导流片17与进气口13所在平面之间的夹角，以调节导流片17对热气流的导流方向，以及热气流通过相邻导流片17之间的流量。
具体的，如图1所示，靠近出气口14一侧的导流片17与进气口13所在平面之间的夹角较小，靠近相对于出气口14一侧的导流片17与进气口13所在平面之间的夹角较大，从而使靠近出气口14一侧的相邻的导流片17之间的缝隙较小，靠近相对于出气口14一侧的相邻的导流片17之间的缝隙较大，以使靠近出气口14一侧的相邻的导流片17之间能够通过气体的流量大于相对于出气口14一侧的相邻的导流片17之间能够通过气体的流量，进而使热交换器主体10内部各热交换区域水平方向上的各处均能够被有效利用，提高热交换装置的热交换效率及热交换效果。
在本实施例中，调节部件包括多个螺栓和多个蝶形螺母18，每个导流片17的两端均设置有螺栓，用于将导流片17固定在固定板19上；蝶形螺母18的数量与螺栓的数量一一对应设置，用于对应地与螺栓相配合；每个固定板19上均设置有多个通孔，用于供螺栓穿过。。
具体的，当需要对导流片17的角度进行调节时，将蝶形螺母18旋松，使导流片17能够相对于固定板19转动，在转动到位后，再将蝶形螺母18旋紧，使导流片17与固定板19紧固，避免导流片17转动，借助蝶形螺母18与螺栓的配合可以便于对导流片17角度的调节，并且蝶形螺母18便于人工旋松或者旋紧，可以在不借助工具的情况下，对导流片17进行调整，提高导流片17调节的便利性。
本实施例还提供一种半导体加工设备，包括工艺腔室和热交换装置，其中，热交换装置采用如本实施例提供的热交换装置，热交换装置设置在工艺腔室内部，用于对工艺腔室内部的气体进行热交换，以降低工艺腔室内部的温度，避免工艺腔室内部的元器件长时间处于高温环境中，避免工艺腔室内部的元器件损坏，并借助本发明提供的热交换装置，提高热交换能力和热交换效果，以能够及时的对工艺腔室内部进行降温。
本实施例提供的半导体加工设备，借助本实施例提供的热交换装置，能够提高热交换能力和热交换效果。
综上所述，本实施例提供的热交换装置及半导体加工设备能够提高热交换能力和热交换效果。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种热交换装置，其特征在于，包括热交换器主体、导流组件和抽气组件；
所述热交换器主体的正面含有进气口，所述导流组件设置于所述进气口的前端，用于对即将流入所述热交换器主体、尚未处理的热气流进行导向；
所述抽气组件含有出风口；
所述热交换器主体的侧面含有出气口，用于将经所述热交换器主体处理后的气流排出至所述出风口；
所述抽气组件设置于所述热交换器主体的出气口的前端；
所述热交换器主体的内部含有多个热交换区域，所述出气口含有多个子出气口；每个所述热交换区域与所述子出气口一一对应设置。
2.根据权利要求1所述的热交换装置，其特征在于，所述抽气组件包括多个功率可调的抽气风扇，所述抽气风扇与所述热交换器主体连接，所述抽气风扇与所述子出气口一一对应设置，且每个所述抽气风扇对应一个所述热交换区域，所述抽气风扇按照与其对应的预设功率对与该抽气风扇对应的所述热交换区域中的气流进行抽排。
3.根据权利要求2所述的热交换装置，其特征在于，所述抽气组件还包括风道；
所述风道与每层所述热交换区域气路相通，每层所述热交换区域对应的所述抽气风扇将该热交换区域的气流经由所述风道吹向所述出风口；所述出风口位于所述风道的下端部。
4.根据权利要求1所述的热交换装置，其特征在于，所述导流组件包括两个固定板和夹设于两个所述固定板之间的多个导流片，其中，所述固定板与所述热交换器主体连接，并在所述进气口的竖直方向上相对设置；
所述导流片设置在两个所述固定板之间，并沿所述进气口的水平方向竖直排列。
5.根据权利要求4所述的热交换装置，其特征在于，所述导流组件还包括多个调节部件，所述调节部件的数量与所述导流片的数量相适配，用于对应地调节所述导流片与所述进气口所在平面之间的夹角。
6.根据权利要求5所述的热交换装置，其特征在于，所述调节部件包括螺栓和蝶形螺母；
每个所述导流片的两端均设置有所述螺栓，用于将所述导流片固定在所述固定板上；所述蝶形螺母的数量与所述螺栓的数量一一对应设置，用于对应地与所述螺栓相配合；
每个所述固定板上均设置有多个通孔，用于供所述螺栓穿过。
7.根据权利要求1所述的热交换装置，其特征在于，所述热交换器主体的内部设置有多层热交换翅片，每层所述热交换翅片内包含有用于向所述热交换翅片中通入冷却介质的冷却管。
8.根据权利要求3所述的热交换装置，其特征在于，任一所述抽气风扇吹向所述风道的气流，与其他所述抽气风扇吹向所述风道的气流的流速和/或流量保持一致。
9.一种半导体加工设备，其特征在于，包括工艺腔室和热交换装置，其中，所述热交换装置采用如权利要求1-8任意一项所述的热交换装置，所述热交换装置设置在所述工艺腔室的内部，用于对所述工艺腔室内部的气体进行热交换。
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