CN112050620A - 一种冷却装置及立式炉系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种冷却装置及立式炉系统，该冷却装置包括：供液装置、回液装置以及多个盘管，其中，所述盘管均沿竖直方向自立式炉体的顶部至底部布置在所述立式炉体的外壁上，所述盘管的进液口位于所述立式炉体的顶部，所述盘管的出液口位于所述立式炉体的底部；所述供液装置位于所述立式炉体的顶部，且分别与各个所述盘管的进液口相连，用于向各个所述盘管中输送冷却液；所述回液装置位于所述立式炉体的底部，且分别与各个所述盘管的出液口相连，用于回收从所述盘管中流出的冷却液。通过本发明，可以达到为立式炉体快速降温的目的。

Description

一种冷却装置及立式炉系统

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体地，涉及一种冷却装置及立式炉系统。

背景技术

目前，随着大规模集成电路、太阳能电池、平板显示器及材料表面改性等技术领域的迅速发展，近年来迫切需要发展硅片工艺处理设备，而立式氧化炉、立式LPCVD炉以及立式退火炉等立式炉体工艺处理设备日趋增多，同时对立式炉体设备的生产节拍及工艺性提出更高的要求；例如，当炉体快速升降温时，如何减少工艺前后准备时间以及使炉体四周温度更加均匀。

目前，对立式炉的冷却与冰箱冷却方式相同，一般采用波浪状曲线的布管方式，整个炉壁四周布满了冷却水管，冷却水管有一个进水口和一个出水口，冷区水从进水口进入冷却水管后环绕炉壁一周后由出水口排出，通过流动中的热交换达到冷却的目的。这种冷却方式冷却水流速慢、冷却速度慢，压力损失大、冷却均匀性也较差，流量可调范围小。

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，提出了一种冷却装置及立式炉系统。

为实现本发明的目的而提供一种冷却装置，包括：供液装置、回液装置以及多个盘管，其中，

所述盘管均沿竖直方向自立式炉体的顶部至底部布置在所述立式炉体的外壁上，所述盘管的进液口位于所述立式炉体的顶部，所述盘管的出液口位于所述立式炉体的底部；

所述供液装置位于所述立式炉体的顶部，且分别与各个所述盘管的进液口相连，用于向各个所述盘管中输送冷却液；

所述回液装置位于所述立式炉体的底部，且分别与各个所述盘管的出液口相连，用于回收从所述盘管中流出的冷却液。

优选地，所述盘管的形状为连续弯折的曲线形状。

优选地，所述盘管沿所述立式炉体的周向均匀地分布在所述立式炉体的外壁上。

优选地，所述供液装置包括：主进液管、一级液体分散器、多个一级支进液管，其中，

所述主进液管位于所述立式炉体的顶部，其一端与供液源相连，另一端通过所述一级液体分散器与所述多个一级支进液管相连；

所述多个一级支进液管与多个所述盘管一一对应，每一所述一级支进液管连接一个所述盘管。

优选地，所述供液装置包括：主进液管、一级液体分散器、多个一级进液管、多个二级液体分散器、多个二级支进液管，其中，

所述主进液管位于所述立式炉体的顶部，其一端与供液源相连，另一端通过所述一级液体分散器与所述多个一级支进液管相连；

每一所述一级支进液管通过一个所述二级液体分散器与所述多个二级支进液管中的部分二级支进液管相连；

所述多个二级支进液管与多个所述盘管一一对应，每一所述二级支进液管连接一个所述盘管。

优选地，所述供液装置还包括：多个流量控制阀，每一所述一级支进液管上安装有一个所述流量控制阀。

优选地，所述回液装置包括：汇流管、回液管，其中，

所述汇流管设置在所述多个盘管和所述回液管之间，用于连通所述多个盘管和所述回液管，自所述盘管流出的冷却液在所述汇流管汇合后，从所述回液管流出。

优选地，所述汇流管为环形管，所述环形管位于所述立式炉体的底部或环绕在所述立式炉体的侧壁上。

优选地，所述回液装置还包括：回液阀；

所述回液阀安装在所述回液管上，用于开启或关闭所述回液管。

一种立式炉系统，包括：立式炉体，还包括：本申请中所述的冷却装置，所述冷却装置用于冷却所述立式炉体。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的冷却装置及立式炉系统，在立式炉体外壁设置多个盘管，并且盘管均沿竖直方向自立式炉体的顶部至底部布置在立式炉体的外壁上，当盘管中通入冷却液后，根据热交换原理和重力原理，可以将立式炉体的热量快速带走，达到为立式炉体快速降温的目的。

附图说明

图1为本发明实施例提供的冷却装置的一种结构示意图；

图2为本发明实施例中盘管的布置图；

图3为本发明实施例中供液装置的一种结构示意图；

图4为本发明实施例中汇流管与回液管连接的结构示意图。

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冷却装置及立式炉系统进行详细描述。

如图1所示为本发明实施例提供的冷却装置的一种结构示意图，本实施例中，冷却装置包括：供液装置1，回液装置2以及多个盘管4，盘管4均沿竖直方向自立式炉体3的顶部至底部布置在立式炉体3的外壁上；盘管4的进液口位于立式炉体3的顶部，盘管4的出液口位于立式炉体3的底部；供液装置1位于立式炉体3的顶部，且分别与各个盘管4进液口相连，用于向各个盘管4中输送冷却液；回液装置2位于立式炉体的底部，且分别与各个盘管4的出液口相连，用于回收从盘管4中流出的冷却液。

本实施例中各个盘管4均沿竖直方向自立式炉体3的顶部至底部布置，盘管4的进液口位于立式炉体3的顶部，盘管4的出液口位于立式炉体3的底部，盘管内液体流动方向为从上往下，冷却液流动方向与重力方向相同，冷却液会加速向炉体底部流去，使流动更加顺畅，压力损失小。而且，多路盘管4的总管径远大于传统单冷却液盘管的管径，可实现冷却液大流量流入，实现快速降温的效果。进一步的，冷却液从立式炉体顶部的供液装置中往立式炉体底部流动，立式炉体顶部冷却液温度最低，立式炉体底部冷却液温度最高，而立式炉体温度从底部向顶部逐步升高，立式炉体顶部温度最高，立式炉体底部温度最低，与冷却液充分形成对流，热交换效率大幅提高。由此可见，本实施例提供的冷却装置可以将立式炉体的热量快速带走，达到为立式炉体快速降温的目的。

盘管4的形状可根据不同的需求自由进行设置，如图1所示，盘管4的形状为最基本的直线。在本发明的一个实施例中，参见图2，盘管4的形状可以为连续弯折的曲线形状。图2中，盘管4为左右弯折形成的波浪状曲线。采用连续弯折的曲线形状会使盘管4的整体长度增加，从而增大了与立式炉体3的接触面积，进一步提高了热交换效率。

优选地，盘管4沿立式炉体3的周向均匀地分布在立式炉体3的外壁上。由于盘管的均匀的分布，可使立式炉体各个位置的冷却效果相同，达到统一均匀降温的目的。

在本发明的一个实施例中，供液装置1包括：主进液管、一级液体分散器、多个一级支进液管；主进液管位于立式炉体3的顶部，其一端与供液源相连，另一端通过一级液体分散器与多个一级支进液管相连；供液源用于向主进液管提供冷却液。多个一级支进液管与多个盘管4一一对应，每一一级支进液管连接一个盘管4。

优选地，每一一级支进液管上还可以安装有一个流量控制阀，该流量控制阀用于控制第一支管12中冷却液的流量。

基于本实施例提供的供液装置1的结构即可实现为每一盘管4输送冷却液，架构逻辑简单、直接。而在每一一级支进液管上安装流量控制阀，可以具体地控制每一一级支进液管对应的盘管4中的冷却液流量，实现盘管4冷却效率的精细控制，从而使立式炉体3可以适用于更多的制程或工艺。

在本发明的另一个实施例中，如图3所示，供液装置1包括：主进液管11、一级液体分散器25、多个一级进液管12、多个二级液体分散器13、多个二级支进液管15，其中，主进液管11位于立式炉体的顶部，其一端与供液源相连，另一端通过一级液体分散器25与多个一级支进液管12相连；每一一级支进液管12通过一个二级液体分散器13与多个二级支进液管15中的部分二级支进液管15相连；多个二级支进液管与多个盘管4一一对应，每一二级支进液管15连接一个盘管4。

进一步，如图3所示，供液装置1还可以包括：多个流量控制阀14，每一一级支进液管12上安装有一个流量控制阀14，流量控制阀14用于控制第一支管12中冷却液的流量。供液源引入冷却液，冷却液进入立式炉体3的主进液管11后，再进入多个一级支进液管12，通过流量控制阀14控制一级支进液管12的流量。

本实施例中，一级进液管12、二级支进液管15、流量控制阀14的设置实际上将盘管4分成了不同的组，不同的组冷却立式炉体3的不同区域，通过对流量控制阀14的调整可以实现对不同区域分别进行控制。将盘管4分区域布置，并且通过流量控制阀14单独控制流量，可使每个区域温度可操控性良好，冷却均匀性好。即，在一级进液管12上设置流量控制阀14，可以实现进入盘管4冷却液的流量的可调，进而可以实现立式炉体3不同区域温度的可调。

在本发明的一个实施例中，参见图4，回液装置5包括：汇流管51、回液管2，其中，汇流管51设置在多个盘管4和回液管2之间，用于连通多个盘管4和回液管2，自盘管4流出的冷却液在汇流管51汇合后，从回液管2流出。汇流管51与每个盘管4的出口连接，冷却液流出盘管4后先流入汇流管51进行汇合；汇流管51同样与回液管2连通，汇合后的冷却液统一通过回液管2流出，或直接废弃，或回收循环使用。

优选地，如图4所示，汇流管51为环形管，环形管位于立式炉体的底部或环绕在立式炉体的侧壁上。在图4中，各个盘管4的出液口均匀排布在环形管上。

进一步地，本实施例中，冷却装置5还可以包括：回液阀6，回液阀6安装在回液管2上，用于开启或关闭回液管2。回液阀6控制冷却液回液的开启与关闭，进一步，回液阀6可以与厂务冷却循环管路连接。

本发明实施例提供的汇流管可以汇聚所有盘管中的冷却液，在一些盘管中冷却液温度过高时，实现盘管中冷却液温度均匀的目的；可以通过温度均匀，回液装置不至于因冷却液温度过高而损伤，从而提高了回液装置的寿命。

在本发明的一个实施例中，参考上述供液装置1的结构，冷却装置4也可以设置为包括多个一级出液管、一级出液汇聚器以及回液管，回液管通过一级出液分汇聚器与多个一级出液管相连，多个一级出液管与多个盘管4一一对应，每一一级出液管连接一个盘管4。每个盘管4流出的冷却液都通过其对应的一级出液管流入一级出液汇聚器并最终流入回液管。

类似的，冷却装置4也可以包括：多个第二流量控制阀，每一一级出液管上安装有一个第二流量控制阀，第二流量阀用于控制一级出液管中冷却液的流量。

同样的，冷却装置4也可以采用两级出液管、两级出液汇聚器的结构，此处不再赘述。

在本发明实施例中，可以根据不同的工艺需求采用不同的冷却液，例如水、各种含水或不含水的混合型冷却液等等，本发明不做具体限定。

针对上述冷却装置，本发明还提供了一种立式炉系统，该立式炉系统包括：立式炉体，还包括上述任一个实施例中的冷却装置，冷却装置用于冷却立式炉体。

综上，本发明提供的冷却装置及立式炉系统，具有如下特点：

1、快速冷却立式高温炉体，冷却效率高。

2、冷却均匀，可分区域控制，流量可控。

3、冷却液从上往下流，受重力影响，减小了压力损失。

4、冷却液流量大，可快速实现炉体降温。

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 (10)

1.一种冷却装置，其特征在于，包括：供液装置、回液装置以及多个盘管，其中，

所述盘管均沿竖直方向自立式炉体的顶部至底部布置在所述立式炉体的外壁上，所述盘管的进液口位于所述立式炉体的顶部，所述盘管的出液口位于所述立式炉体的底部；

所述供液装置位于所述立式炉体的顶部，且分别与各个所述盘管的进液口相连，用于向各个所述盘管中输送冷却液；

所述回液装置位于所述立式炉体的底部，且分别与各个所述盘管的出液口相连，用于回收从所述盘管中流出的冷却液。

2.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述盘管的形状为连续弯折的曲线形状。

3.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述盘管沿所述立式炉体的周向均匀地分布在所述立式炉体的外壁上。

4.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述供液装置包括：主进液管、一级液体分散器、多个一级支进液管，其中，

所述主进液管位于所述立式炉体的顶部，其一端与供液源相连，另一端通过所述一级液体分散器与所述多个一级支进液管相连；

所述多个一级支进液管与多个所述盘管一一对应，每一所述一级支进液管连接一个所述盘管。

5.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述供液装置包括：主进液管、一级液体分散器、多个一级进液管、多个二级液体分散器、多个二级支进液管，其中，

所述主进液管位于所述立式炉体的顶部，其一端与供液源相连，另一端通过所述一级液体分散器与所述多个一级支进液管相连；

每一所述一级支进液管通过一个所述二级液体分散器与所述多个二级支进液管中的部分二级支进液管相连；

所述多个二级支进液管与多个所述盘管一一对应，每一所述二级支进液管连接一个所述盘管。

6.根据权利要求4或5所述的冷却装置，其特征在于，所述供液装置还包括：多个流量控制阀，每一所述一级支进液管上安装有一个所述流量控制阀。

7.根据权利要求1-5任一项所述的冷却装置，其特征在于，所述回液装置包括：汇流管、回液管，其中，

所述汇流管设置在所述多个盘管和所述回液管之间，用于连通所述多个盘管和所述回液管，自所述盘管流出的冷却液在所述汇流管汇合后，从所述回液管流出。

8.根据权利要求7所述的冷却装置，其特征在于，所述汇流管为环形管，所述环形管位于所述立式炉体的底部或环绕在所述立式炉体的侧壁上。

9.根据权利要求7所述的冷却装置，其特征在于，所述回液装置还包括：回液阀；

所述回液阀安装在所述回液管上，用于开启或关闭所述回液管。

10.一种立式炉系统，包括：立式炉体，其特征在于，还包括：权利要求1-9任一项所述的冷却装置，所述冷却装置用于冷却所述立式炉体。

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