CN112086376A - 冷却装置及立式炉系统 - Google Patents
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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：辅助支架、排风盒组件以及热交换组件；所述辅助支架用于支撑所述排风盒组件、所述热交换组件；所述排风盒组件的进气端与所述炉体出气口连接，所述排风盒组件的出气端与所述热交换组件的进气端连接。通过本发明，可以在对炉体出气口的气体进行快速降温的同时提高了炉体降温过程的安全性。
Description
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
晶圆的热处理工艺是其制造过程中一个非常重要的环节，常规的热处理工艺包括氧化、退火和LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition，低压力化学气相沉积法)等。立式炉设备能够同时对多张半导体晶圆进行分批的热处理，而每批次热处理时炉体的温度一般都会达到几百到上千度，要进行下一批次的热处理，就需要等到炉体温度降低之后才能进行，为了提高生产效率，就需要对炉体进行快速降温处理。
常规的快速升降温炉体具有两个进风口和一个排风口。进风口自然进风，排风口与排气装置连接。排气装置一般包括排风盒、风机和热交换器盒等，排气装置可以把炉体内部的高温空气快速排出，实现炉体快速降温的目的。
现有技术中冷却装置如图1所示，炉体701的排风口连接排风盒702，排风盒702后面是后排风盒703，后排风盒703连接排气管道704，地面的控制柜707中设有热交换器705，热交换器705的出口连接风机706，在风机706的抽吸作用下，炉体701的高温气体不断排出，高温气体经过排气管道704时温度最高可达800℃，所以，排气管道704的外侧要么带有保温材料，要么带有冷却水系统对其进行初步的降温。
炉体中排出的高温气体没有经过降温处理，直接进入到控制柜中，可能会对电气元件造成损害，影响机台的运行。高温气体通过较长的管道，其在运行过程中可能会发生泄漏，造成人员受伤。
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，以在快速降温的同时提高炉体降温过程中的安全性。
为实现本发明的目的而提供一种冷却装置，与炉体出气口连接，包括：辅助支架、排风盒组件以及热交换组件；
所述辅助支架用于支撑所述排风盒组件、所述热交换组件；
所述排风盒组件的进气端与所述炉体出气口连接，所述排风盒组件的出气端与所述热交换组件的进气端连接。
优选地，所述排风盒组件包括：容置腔和切换组件；
所述切换组件位于所述容置腔中，用于阻断或接通所述排风盒组件的进气端与所述炉体出气口之间的连接处。
优选地，所述切换组件包括：风门板、转轴、滑轨、滑块以及驱动机构；
所述风门板位于所述容置腔中，用于闭合或开启所述炉体出气口；
所述转轴与所述风门板固定连接；
所述转轴与所述滑轨固定连接；
所述滑轨与所述滑块相配合；
所述驱动机构通过驱动所述滑轨中的所述滑块，使所述风门板围绕所述转轴中心转动。
优选地，所述切换组件还包括：指针；
所述指针一端与所述转轴侧壁固定连接；所述指针另一端伸出所述容置腔外部，所述指针用于指示所述风门板闭合或开启所述炉体出气口的状态。
优选地，所述排风盒组件还包括：分别与所述容置腔相连通的第一法兰与第二法兰；
所述第一法兰与所述炉体出气口固定连接；
所述第二法兰与所述热交换组件固定连接。
优选地，所述排风盒组件还包括：隔热板；
所述隔热板位于所述炉体出气口与所述第一法兰之间，用于隔绝所述第一法兰与所述炉体之间的热传导。
优选地，所述排风盒组件还包括：位于所述排风盒组件本体上的检修口以及观察口。
优选地，所述热交换组件设置有排气通道，以及冷却机构；
所述排气通道的进气端与所述排风盒组件的出气端连通；
所述冷却机构用于冷却所述排气通道中的气体。
优选地，所述冷却机构包括冷却管或冷却带；
所述冷却管或冷却带环绕在所述排气通道上，用于冷却所述排气通道。
优选地，还包括：与所述热交换组件的出气端连接的后排气盒组件；
所述后排气盒组件用于改变所述气体流动方向。
优选地，所述后排气盒组件包括：过渡腔室、真空阀以及排气法兰；
所述过渡腔室用于容置所述热交换组件排出的气体；
所述真空阀位于所述过渡腔室下方；
所述排气法兰与所述真空阀的出气端连接，并且所述排气法兰的出气口与热交换组件的出气端相对于水平方向具有设定角度的夹角，所述设定角度大于零。
一种立式炉系统，包括：立式炉体，其特征在于，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的出气口排出的气体。
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，包括：辅助支架、排风盒组件以及热交换组件；辅助支架用于支撑排风盒组件、热交换组件；排风盒组件的进气端与炉体出气口连接，排风盒组件的出气端与热交换组件的进气端连接；由于排风盒组件的出气端与热交换组件直接连接，省去了中间的传输管路，进一步，避免了传输管路损坏后引起的危险，从而在对炉体出气口的气体进行快速降温的同时提高了炉体降温过程的安全性。
附图说明
图1为现有技术中冷却装置的一种结构示意图；
图2为本发明实施例提供的冷却装置的一种结构示意图；
图3为本发明实施例提供的冷却装置的另一种结构示意图；
图4为本发明实施例中风门板、转轴以及滑块配合结构示意图；
图5为本发明实施例中滑块与驱动机构配合结构示意图；
图6为本发明实施例中排风盒组件的结构示意图；
图7为图6的A-A向的剖视图；
图8为本发明实施例中热交换组件的结构示意图；
图9为本发明实施例中后排气盒组件的结构示意图。
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。
实施例一
如图2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与炉体出气口1连接，冷却装置包括：辅助支架2、排风盒组件3以及热交换组件4；辅助支架2用于支撑排风盒组件3、热交换组件4；排风盒组件3的进气端与炉体出气口1连接，排风盒组件3的出气端与热交换组件4的进气端连接；由炉体出气口1排出的气体流经排风盒组件2后，在热交换组件4中进行热交换。
具体地，辅助支架2可采用角钢，而采用角钢可使冷却装置坚固可靠。需要说明的是，辅助支架2可以使用图2所示的上方吊装方式，也可以使用下方支撑方式，下方支撑方式是指：辅助支架与位于其下方的固定件固定，支撑冷却装置；比如，当采用下方支撑方式时，将辅助支架固定连接在主机箱的顶板上，该主机箱为炉体的控制主机的箱体。
本发明提供的冷却装置包括：辅助支架、排风盒组件以及热交换组件；辅助支架用于支撑排风盒组件、热交换组件；排风盒组件的进气端与炉体出气口连接，排风盒组件的出气端与热交换组件的进气端连接；由于排风盒组件的出气端与热交换组件直接连接，省去了中间的传输管路，进一步，避免了传输管路损坏后引起的危险，从而在对炉体出气口的气体进行快速降温的同时提高了炉体降温过程的安全性。
实施例二
如图3所示为本发明实施例提供的冷却装置的另一种结构示意图，相对于图2所示的实施例，图3未示炉体以及炉体出气口，本实施例中，排风盒组件3包括：容置腔31和切换组件5；切换组件5位于容置腔31中，用于阻断或接通排风盒组件3的进气端与炉体1出气口之间的连接处。
具体地，如图3、图4以及图5所示，切换组件5包括：风门板51、转轴52、滑轨53、滑块54以及驱动机构55；风门板51位于容置腔31中，用于闭合或开启炉体出气口1；转轴52与风门板51固定连接；转轴52与滑轨53固定连接；滑轨53与滑块54相配合；驱动机构55通过驱动滑轨53中的滑块54，使风门板51围绕转轴52中心转动。
具体地，风门板51包括：门板以及门框，门板由硅酸铝材料制成，其强度和隔热性能良好，可以承受高温气体的热冲击；门框为嵌套门板的钣金框架。进一步，本发明另一个实施例中，在风门板51外部包裹有硅酸铝耐火纤维布，硅酸铝耐火纤维布用于保护风门板51不受高温气体的影响。
具体地，滑轨53与滑块54由隔热材料制成，进一步，两个PA66材料的隔热垫块组成滑轨53，滑轨中具有一个长圆孔即为滑块54运行的轨道；滑块54在轨道中滑动时，滑轨53带动转轴52转动，进而可以带动整个风门板61转动。
具体地，驱动机构55通过支架44安装在热交换组件4的侧壁上。驱动机构55包括气缸与连接块，连接块的一端与气缸的活塞杆连接，另一端与滑动轨道中的滑块连接。当气缸的活塞杆伸出时，滑块54在滑轨53中运动，带动转轴52转动，从而使风门板51关闭或开启炉体出气口1。
进一步，本发明的另一个实施例中，为了便于观察风门板的运动情况，切换组件5还包括：指针56；指针一端与转轴52侧壁固定连接；指针另一端伸出容置腔31外部，指针用于指示风门板闭合或开启炉体出气口的状态。具体地，位于容置腔31的外部的一端为自由端；当转轴52转动时，外部的操作人员可以根据指针56自由端的转向来判断风门板51的启闭状态。进一步地，排风盒组件3的外侧壁上还可设有位置传感器，指针56的自由端为一个平面，其在转动时，会触碰到位置传感器的按钮，从而传递风门板51的状态信号。
具体地，如图6与图7所示，排风盒组件3还包括：分别与容置腔相连通的第一法兰32与第二法兰33；第一法兰32与炉体出气口1固定连接；第二法兰33与热交换组件4固定连接。
进一步，为了防止第一法兰因温度过高而变形，本发明的另一个实施例中，排风盒组件3还包括：隔热板34，隔热板34位于炉体出气口1与第一法兰32之间，用于隔绝第一法兰32与炉体之间的热传导。进一步，隔热板34上设有连接孔，第一法兰32上设置有与隔热板34的连接孔相对应的安装孔，当使用时通过螺栓连接将连接孔与安装孔连接起来，从而使隔热板与第一法兰固定。进一步，隔热板34由硅酸铝耐火材料制成，具有良好的耐热性和强度，能防止炉体内部高温气体使第一法兰温度过高而变形。更进一步，本发明另一个实施例中，第二法兰33与热交换组件4之间也可以设置与隔热板34，用于保护第二法兰33。
进一步，为了便于观察以及检修风门板，本实施例提供排风盒组件3还包括：位于排风盒组件3本体上的检查口35以及观察口36。检查口35以及观察口36分别用于观察、检修排风盒组件3。
具体地，如图8所示，热交换组件4设置有排气通道41以及冷却机构(图中未示)，排气通道41的进气端与排风盒组件3的出气端连通；冷却机构用于冷却排气通道41中的气体。进一步，如图8所示，冷却装置包括冷却管(图中未示)、进水口42以及出水口43；冷却管环绕在排气通道41上为排气通道41降温。冷却管的内部还可以设有隔热垫板，可以防止热交换组件4的外壁温度过高伤到操作人员；进一步，冷却装置还包括：冷却带，冷却带环绕在排气通道41上，用于冷却排气通道41。高温气体从排气通道41穿过，由于冷却机构的作用温度剧烈下降。
具体地，本发明的另一个实施例中，如图2与图9所示，冷却装置还包括：后排气盒组件6；后排气盒组件6与热交换组件4的出气端连接，后排气盒组件6用于改变气体流动方向。
后排气盒组件6包括：过渡腔室61、真空阀62以及排气法兰63；过渡腔室61用于容置热交换组件4排出的气体，从热交换组件4排出的气体进入到过渡腔室61中，过渡腔室61的下方设有真空阀62，真空阀62的排气口连接有连接排气法兰63，排气法兰63与真空阀62的出气端连接，并且排气法兰63的出气口相对于炉体出气口的出气方向具有设定角度的夹角，且设定角度大于零，设定角度可以根据排气需求设定，比如，设定角度为90°。本实施例中，排气法兰63的出气口可以与排气管道一端连接，而排气管另一端与控制柜中的风机进风口连接。本实施例中，后排气盒组件收集热交换组件中的气体，并且还可以作为一个转接容器，改变热交换组件中排出的气体的方向，便于气体向控制柜的方向流动。本实施例中，从炉体出气口1中排出的高温气体依次经过排风盒组件3、热交换组件4和后排气盒组件6后，经过排气管道进入地面的控制柜中，控制柜中设有风机和变频器，变频器控制风机的转速，从而可调整排气的速率。
实施例三
针对上述冷却装置，本发明还提供了一种立式炉系统，该系统包括：立式炉体，以及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的出气口排出的气体。
本实施例提供的立式炉系统，直接将热交换组件设置在排风盒组件后面，不需要设置很长的中间冷却管道，相对于传统的立式炉系统，这种设置不仅提高了降温速度，还避免了高温气体在传送过程中可能造成的危险。
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 (12)
1.一种冷却装置，与炉体出气口连接，其特征在于，包括：辅助支架、排风盒组件以及热交换组件；
所述辅助支架用于支撑所述排风盒组件、所述热交换组件；
所述排风盒组件的进气端与所述炉体出气口连接，所述排风盒组件的出气端与所述热交换组件的进气端连接。
2.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述排风盒组件包括：容置腔和切换组件；
所述切换组件位于所述容置腔中，用于阻断或接通所述排风盒组件的进气端与所述炉体出气口之间的连接处。
3.根据权利要求2所述的冷却装置，其特征在于，所述切换组件包括：风门板、转轴、滑轨、滑块以及驱动机构；
所述风门板位于所述容置腔中，用于闭合或开启所述炉体出气口；
所述转轴与所述风门板固定连接；
所述转轴与所述滑轨固定连接；
所述滑轨与所述滑块相配合；
所述驱动机构通过驱动所述滑轨中的所述滑块，使所述风门板围绕所述转轴中心转动。
4.根据权利要求3所述的冷却装置，其特征在于，所述切换组件还包括：指针；
所述指针一端与所述转轴侧壁固定连接；所述指针另一端伸出所述容置腔外部，所述指针用于指示所述风门板闭合或开启所述炉体出气口的状态。
5.根据权利要求2-4任一项所述的冷却装置，其特征在于，所述排风盒组件还包括：分别与所述容置腔相连通的第一法兰与第二法兰；
所述第一法兰与所述炉体出气口固定连接；
所述第二法兰与所述热交换组件固定连接。
6.根据权利要求5所述的冷却装置，其特征在于，所述排风盒组件还包括：隔热板；
所述隔热板位于所述炉体出气口与所述第一法兰之间，用于隔绝所述第一法兰与所述炉体之间的热传导。
7.根据权利要求5所述的冷却装置，其特征在于，所述排风盒组件还包括：位于所述排风盒组件本体上的检修口以及观察口。
8.根据权利要求1-4任一项所述的冷却装置，其特征在于，所述热交换组件设置有排气通道，以及冷却机构；
所述排气通道的进气端与所述排风盒组件的出气端连通；
所述冷却机构用于冷却所述排气通道中的气体。
9.根据权利要求8所述的冷却装置，其特征在于，所述冷却机构包括冷却管或冷却带；
所述冷却管或冷却带环绕在所述排气通道上，用于冷却所述排气通道。
10.根据权利要求1-4任一项所述的冷却装置，其特征在于，还包括：与所述热交换组件的出气端连接的后排气盒组件；
所述后排气盒组件用于改变所述气体流动方向。
11.根据权利要求10所述的冷却装置，其特征在于，所述后排气盒组件包括：过渡腔室、真空阀以及排气法兰；
所述过渡腔室用于容置所述热交换组件排出的气体；
所述真空阀位于所述过渡腔室下方；
所述排气法兰与所述真空阀的出气端连接，并且所述排气法兰的出气口相对于所述炉体出气口的出气方向具有设定角度的夹角，所述设定角度大于零。
12.一种立式炉系统，包括：立式炉体，其特征在于，还包括：权利要求1-11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的出气口排出的气体。
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2019
- 2019-06-12 CN CN201910509797.0A patent/CN112086376A/zh active Pending
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