CN112197590B - 半导体热处理设备的炉体及半导体热处理设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种半导体热处理设备的炉体以及半导体热处理设备，该炉体包括：炉体本体；保温桶，设置在炉体本体中，保温桶的外壁上设有多个竖向延伸的凹槽，凹槽中设有多个贯穿保温桶侧壁的通气孔；多个阻风球组件，每个阻风球组件设置于一个凹槽内，阻风球组件包括连接板和设置在连接板上的多个阻风球，阻风球中设有贯通的第一通孔和与第一通孔连通的第二通孔，每个阻风球的第二通孔与一个通气孔对应连通。通过在炉体本体的内壁和保温桶之间设置阻风球组件，增加了炉体内部的风阻，从而避免保温桶的空气磨损而掉渣，提高保温效果；阻风球组件还可以阻挡保温桶从通气孔泄露的炉体内部的热辐射，防止炉体本体的内壁温度过高。

Description

半导体热处理设备的炉体及半导体热处理设备
技术领域
本发明涉及半导体工艺设备领域，更具体地，涉及一种半导体热处理 设备的炉体以及半导体热处理设备。
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，需要利用快速 降温炉体来实现。
常规的快速降温炉体有进风口、排风口、保温桶和内壁等结构。进风 口自然进风，进风口保持一定负压，排风口与排气装置连接。保温桶是由 保温材料组成的圆筒，保温桶内设置加热用的炉丝，保温桶外部为炉体的 内壁，保温桶一般由硅酸铝耐火材料构成，由粉末真空压制成型，硅酸铝 材料在摩擦和高速气体(例如空气)作用下会磨损掉渣，磨损掉渣后，保 温桶的体积改变，保温效果下降。保温桶上的通气孔需要直接连通炉体内 外，所以炉体内热量会直接辐射炉体内壁，导致炉体内壁温度过高，在理 想状态下，希望炉体外部的温度为常温，但是实际无法做到，如果炉体外 部的温度过高，会损害电器元件，且存在烫伤操作者的安全隐患。
发明内容
本发明的目的是提供一种半导体热处理设备的炉体以及半导体热处理 设备，以至少解决由于炉体内部保温桶的粉末脱落，导致保温效果下降的 问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一方面，提供一种半导体热处理设 备的炉体，包括：炉体本体；
保温桶，设置在所述炉体本体中，所述保温桶的外壁上设有多个竖向 延伸的凹槽，所述凹槽中设有多个贯穿所述保温桶侧壁的通气孔；
多个阻风球组件，每个所述阻风球组件设置于一个所述凹槽内，所述 阻风球组件包括连接板和设置在所述连接板上的多个阻风球，所述阻风球 中设有贯通的第一通孔和与所述第一通孔连通的第二通孔，每个所述阻风 球的第二通孔与一个所述通气孔对应连通。
优选地，所述阻风球中设有多个所述第一通孔，多个所述第一通孔互 相交叉且连通。
优选地，所述炉体本体的侧壁上部设有镂空的进气通道。。
优选地，还包括进气组件，所述进气组件套设于所述炉体本体的外壁， 用于向所述炉体本体内通入气体；
所述进气组件包括进气环和与所述进气环连接的导气筒，所述进气环 为空腔结构，所述进气环朝向所述炉体本体的侧壁上设有与所述进气通道 连通的进气口。
优选地，所述保温桶的侧壁上部设有与所述保温桶内部连通的排气口。
优选地，还包括排气筒，所述排气筒的一端与所述排气口连通，所述 排气筒的另一端设有喇叭口。
优选地，所述阻风球由不锈钢制成，所述阻风球的表面、所述第一通 孔、第二通孔的内壁均为光亮表面。
优选地，所述凹槽的宽度与所述连接板的宽度相等，所述凹槽的长度 大于所述连接板的长度。
根据本发明的另一方面，提供一种半导体热处理设备，包括：所述的 炉体。
本发明的有益效果在于：通过在炉体本体的内壁和保温桶之间设置阻 风球组件，增加了炉体内部的风阻，避免保温桶因气体磨损而掉渣，从而 提高保温效果；阻风球组件还可以阻挡通气孔泄露的炉体内部的热辐射， 防止炉体本体的内壁温度过高。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上 述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。其中，在示例性实施例中， 相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了本发明一个实施例中的半导体热处理设备的炉体的轴侧视 图。
图2示出了本发明一个实施例中的炉体结构示意图。
图3示出了本发明一个实施例中的进气组件的结构示意图。
图4示出了本发明一个实施例中的保温桶的结构示意图。
图5示出了本发明一个实施例中的阻风球组件的结构示意图。
图6示出了本发明一个实施例中的阻风球的结构示意图。
图7示出了图6中F-F向剖视图。
图8示出了本发明一个实施例中的半导体热处理设备的炉体的主视图。
图9示出了图8中C-C向剖视图。
图10示出了图8中G-G向剖视图。
图11示出了图10中I处的局部放大图。
图12示出了本发明一个实施例中的凹槽与进气环连通的示意图。
图13示出了本发明一个实施例中的进气组件安装示意图。
图14示出了本发明一个实施例中的阻风球组件安装示意图。
附图标记说明：
1、炉体本体；2、排气筒；3、进气组件；4、保温桶；5、顶盖；10、 阻风球组件；100、进气通道；101、阻风球；103、连接板；301、导气筒； 302、进气环；401、通气孔；402、保温桶外壁；403、排气通道。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的优选实施例。虽然附图中显示 了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明，而 不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明 更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人 员。
如图1至图14所示，根据本发明实施例的一种半导体热处理设备的炉 体，包括：炉体本体1；保温桶4，设置在炉体本体1中，保温桶4的外壁 上设有多个竖向延伸的凹槽404，凹槽404中设有多个贯穿保温桶4侧壁的 通气孔401；多个阻风球组件10，每个阻风球组件10设置于一个凹槽404 内，阻风球组件10包括连接板103和设置在连接板上的多个阻风球101， 阻风球101中设有贯通的第一通孔和与第一通孔连通的第二通孔，每个阻 风球的第二通孔与一个通气孔401对应连通。
作为一个示例，如图4所示，沿保温桶4的圆周方向设有竖向延伸的多个 凹槽404，沿凹槽404的长度方向分布有多个通气孔401，多个阻风球101 沿连接板103长度方向设置，多个阻风球101依次固定设置到连接板103 上，阻风球101的数量与保温桶4上的通气孔401的数量相同，且位置相 对应。
保温桶外壁402上沿着圆周方向上均匀分布多个竖直延伸的凹槽404， 凹槽404内设有贯通保温桶外壁402的通气孔401，保温桶4内部的热量会 通过通气孔401泄露到外部；另外，保温桶4一般整体由硅酸铝材或其他 类似的材质构成，经过高温真空条件下压制成型，强度不够高，在磨损状 态下容易掉渣。通过在炉体本体1的内壁和保温桶4之间设置阻风球组件 10，增加了炉体本体1内部的风阻，避免保温桶4因气体磨损而变薄，从 而提高保温效果。另一方面，阻风球组件10还可以阻挡保温桶4从通气孔 401泄露内部的热辐射，防止炉体本体1的内壁温度过高。
作为优选方案，阻风球101中设有多个第一通孔，多个第一通孔互相 交叉且连通。作为一个示例，如图7所示，每个阻风球101设有两个十字 交叉的第一通孔，且相互连通。
作为优选方案，多个第一通孔在一个交叉点处互相交叉且连通，第二 通孔在交叉点处与多个第一通孔连通。
作为一个示例，如图6和图7所示，阻风球101上设有两个水平方向 十字交叉设置的第一通孔，第二通孔垂直于交叉点，且与第一通孔连通， 形成交叉的三通孔102。
如图8至图10所示，阻风球101置于凹槽404中，交叉三通孔102与 通气孔401相对应；气体可以从阻风球101的交叉三通孔102中通过，然 后进入保温桶4的通气孔401，阻风球101增加了气体流动的阻力，避免保 温桶4因气体磨损而变薄，提高了保温效果。
如图11所示，同一阻风球组件10上的多个阻风球101竖向排列，相 邻的每个阻风球101中，十字交叉的第一通孔的一条轴线重合，使气体可 以更容易地通入各个阻风球101内。
作为优选方案，阻风球101由不锈钢制成，阻风球101的表面、第一 通孔、第二通孔的内壁均为光亮表面。
如图6和图7所示，阻风球101的内外表面均为光亮不锈钢，光亮面 对于热辐射有反射作用，能够阻挡通过保温桶4的通气孔401辐射出来的 热辐射能，防止热量直接辐射炉体本体1的内壁，防止炉体本体1的内壁 温度过高。
具体地，通气孔401正对着阻风球101，炉体内热辐射透过通气孔401 正好辐射在阻风球101的交叉三通孔102中，阻风球101的光亮表面既可 以反射大部分的热辐射，还可以作为一个热容，吸收小部分热量，可以很 大程度上降低炉体本体1的内壁的温度，阻风球101的球体能够作为热容 吸收热量，防止炉体本体1的内壁温度过高。
作为优选方案，如图1和图2所示，炉体本体1的侧壁上部设有镂空 的进气通道100。炉体本体1的上部设有顶盖5，使得炉体本体1的气流从 进气组件3进入，从排气筒2排出。
作为优选方案，如图3所示，该进气组件3，进气组件3套设于炉体本 体1的外壁，用于向炉体本体1内通入气体；进气组件3包括进气环302 和与进气环302连接的导气筒301，进气环为空腔结构，进气环朝向炉体本 体1的侧壁上设有与进气通道100连通的进气口。
作为一个示例，如图3所示，该半导体热处理设备的炉体包括一对进 气组件3，一对进气组件3相对地套设于炉体1的外壁；进气组件3包括进 气环302和与进气环302连接的导气筒301，进气环302为半圆弧形的空腔 结构，进气环302的内壁设有与进气通道100连接的进气口，能够将进入 导气筒301的气体均匀的通入各个凹槽404内，使炉体本体1均匀降温。
如图12和图13所示，其中，图12隐去了进气环302，能够直观的看 到凹槽404的上端与进气环302内部的连通，气体能够从进气环302通入 阻风球组件10，然后从阻风球101进入保温桶4内。如图13所示，一对进 气组件对称安装于炉体本体1的进气通道100处。
作为优选方案，如图4所示，保温桶4的侧壁上部设有与保温桶4内 部连通的排气口403。
作为优选方案，如图1所示，该半导体热处理设备的炉体还包括排气 筒2，排气筒2的一端与排气口403连通，排气筒2的另一端设有喇叭口， 用于增大排气量，提高排气的效率。
如图10所示，图10中标注的箭头方向为气体在炉体内部的循环方向， 由于炉体内部实际的风循环是复杂的湍流状态，图10反映大体的气体流动 方向。首先，气体分别从导气筒301进入进气环302，然后再进入凹槽404， 再通过图10中标识的阻风球101上面的三通孔102进入到保温桶4的通气 孔401，再进入保温桶4内部，最后空气从排气通道403和炉体排气口2排 出炉体。
作为优选方案，如图12所示，凹槽404的宽度与连接板的宽度相等， 避免阻风球组件移动，保证炉体中各部件连接的稳定性。凹槽的长度大于 连接板的长度，以在凹槽的上端留出与进气环302直接连通的空间，便于 气体进入。
在正常工艺条件下，炉体的内部为工艺温度，炉体的外部为室温，这 样对设备的影响最小，但是实践中是不可能达到的。所以只能尽量的减小 炉体外部的温度，立式炉设备中，炉体内壁并没有电器元件，但是炉体内 壁温度经常会达到200℃以上，热量会辐射到炉体周边的环境中，进而提高 环境温度。在炉体附近一般设有热偶线和开关传感器等器件，各器件的耐 温性能一般较低，温度过高会对其造成损害；在非正常工艺条件下，炉体降温一般需要较长时间，而且在任何情况下，保护操作人员的安全都是第 一位的。所以，也应该保证炉体外的温度不宜过高。
本实施的半导体热处理设备的炉体通过设置阻风球101增加了炉体本 体1内部的风阻，避免保温桶4的空气磨损；同时阻风球组件10还可以阻 挡保温桶4通过通气孔401泄露的热辐射，防止炉体本体1的内壁温度过 高，保护炉体外部的电器元件，从而避免上述问题。
根据本发明实施例的一种半导体热处理设备，该设备包括上述炉体， 上述炉体增加了炉体内部的风阻，可以避免保温桶因空气磨损而掉渣，还 可以阻挡泄露的热辐射，防止炉体本体的内壁温度过高。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽 性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范 围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更 都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种半导体热处理设备的炉体，其特征在于，包括：
炉体本体；
保温桶，设置在所述炉体本体中，保温桶的外壁上设有多个竖向延伸的凹槽，所述凹槽中设有多个贯穿保温桶侧壁的通气孔；
多个阻风球组件，每个所述阻风球组件设置于一个所述凹槽内，所述阻风球组件包括连接板和设置在所述连接板上的多个阻风球，所述阻风球中设有贯通的第一通孔和与所述第一通孔连通的第二通孔，每个所述阻风球的第二通孔与一个所述通气孔对应连通。
2.根据权利要求1所述的炉体，其特征在于，所述阻风球中设有多个所述第一通孔，多个所述第一通孔互相交叉且连通。
3.根据权利要求2所述的炉体，其特征在于，多个所述第一通孔在一个交叉点处互相交叉且连通，所述第二通孔在所述交叉点处与多个所述第一通孔连通。
4.根据权利要求1所述的炉体，其特征在于，所述炉体本体的侧壁上部设有镂空的进气通道。
5.根据权利要求4所述的炉体，其特征在于，还包括进气组件，所述进气组件套设于所述炉体本体的外壁，用于向所述炉体本体内通入气体；
所述进气组件包括进气环和与所述进气环连接的导气筒，所述进气环为空腔结构，所述进气环朝向所述炉体本体的侧壁上设有与所述进气通道连通的进气口。
6.根据权利要求1所述的炉体，其特征在于，所述保温桶的侧壁上部设有与所述保温桶内部连通的排气口。
7.根据权利要求6所述的炉体，其特征在于，还包括排气筒，所述排气筒的一端与所述排气口连通，所述排气筒的另一端设有喇叭口。
8.根据权利要求1-7任一项所述的炉体，其特征在于，所述阻风球由不锈钢制成，所述阻风球的表面、所述第一通孔、第二通孔的内壁均为光亮表面。
9.根据权利要求1-7任一项所述的炉体，其特征在于，所述凹槽的宽度与所述连接板的宽度相等，所述凹槽的长度大于所述连接板的长度。
10.一种半导体热处理设备，其特征在于，包括：权利要求1-9任一项所述的炉体。
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