CN112342615A - 用于反应腔中加热管的散热装置及反应腔室 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种用于反应腔中加热管的散热装置及反应腔室，所公开的散热装置(100)中，散热本体(110)用于与加热管(200)的基座(210)可拆卸连接，且导热相连，散热本体(110)内设有流体通道，流体流入部(120)和流体流出部(130)均与流体通道连通，调节阀(140)设置于流体流入部(120)上，温度测量器(160)设置于散热本体(110)与基座(210)的固定连接处，用于测量基座(210)的温度，且温度测量器(160)与温控器(150)的输入端电连接，调节阀(140)与温控器(150)的输出端电连接。上述方案能够解决因灯座温度过高而导致石英管与灯座之间的石膏密封较容易失效的问题。

Description

用于反应腔中加热管的散热装置及反应腔室

技术领域

本申请涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种用于反应腔中加热管的散热装置及反应腔室。

背景技术

化学气相沉积外延生长是将反应气体输送到反应腔，通过加热等方式，使之反应，生长原子沉积在衬底上，长出单晶层。

反应腔通过如图1所示的加热管10进行加热，加热管10包括灯座11、灯丝12和石英管13，灯丝12位于石英管13中，且灯丝12与灯座11电连接，石英管13与灯座11的连接处通过石膏密封。由于反应腔中的温度通常需要在1000℃-1200℃之间，加热管10需要通过输出较大的功率来加热反应腔，因此，灯丝12、石英管13以及灯座11的温度，会随着加热时间的增加，将升到很高的温度。由于石英管13与灯座11的根部为石膏密封，温度过高会导致石膏密封出现密封失效，使得石英管13中进入空气而损坏，进而导致灯丝12氧化损坏。

目前常用的解决方式是在灯座11上安装散热片14，通过散热片14对灯座11进行降温，但此种方式的散热速度较慢，且无法根据灯座11的实际温度对灯座11进行有效地散热，也会出现因灯座11温度过高而导致石膏密封失效的问题。

发明内容

本申请公开一种用于反应腔中加热管的散热装置及反应腔室，能够解决因灯座温度过高而导致石英管与灯座之间的石膏密封较容易失效的问题。

为解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

第一方面，本申请实施例公开一种用于反应腔中加热管的散热装置，包括散热本体、流体流入部、流体流出部、调节阀、温控器和温度测量器，其中：

所述散热本体用于与所述加热管的基座可拆卸连接，且导热相连，所述散热本体内设有流体通道，所述流体流入部和所述流体流出部均与所述流体通道连通，所述调节阀设置于所述流体流入部上，所述温度测量器设置于所述散热本体与所述基座的固定连接处，用于测量所述基座的温度，且所述温度测量器与所述温控器的输入端电连接，所述调节阀与所述温控器的输出端电连接。

第二方面，本申请实施例公开一种反应腔室，包括加热管、反应腔本体、供电连接座和上文所述的散热装置，其中：

所述供电连接座设置于所述反应腔本体上，所述加热管的基座设置于所述供电连接座，且两者电连接，所述散热装置的所述散热本体与所述基座可拆卸连接。

本申请采用的技术方案能够达到以下有益效果：

本申请公开的散热装置和反应腔室中，散热本体与加热管的基座导热相连，且散热本体内设有流体通道，流体流入部和流体流出部均与流体通道连通，调节阀设置于流体流入部上，温度测量器设置于散热本体与基座的固定连接处，用于测量基座的温度，且温度测量器与温控器的输入端电连接，调节阀与温控器的输出端电连接。此种情况下，温控器根据温度测量器所测量的温度信息，控制调节阀的开度，以控制通过流体流入部流入流体通道中流体的流量，在流体流经流体通道时，吸收散热本体上的热量，由于基座上的热量传递至散热本体上，因此，散热本体上的热量也就是基座上的热量，故流体在流经流体通道时能够带走基座上的热量，从而散走基座上的热量，防止基座温度过高，进而实现基座的散热目的，以使散热装置能够自动控制基座的温度，防止因基座温度过高而导致石膏密封失效。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或背景技术中的技术方案，下面将对实施例或背景技术中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中一种典型的加热管的结构示意图；

图2为本申请实施例公开的散热装置的示意图；

图3为本申请实施例公开的散热装置的剖视图；

图4为本申请实施例公开的反应腔室的示意图；

图5为本申请实施例公开的反应腔室的部分结构安装示意图。

附图标记说明：

10-加热管、11-灯座、12-灯丝、13-石英管、14-散热片；

100-散热装置、110-散热本体、111-安装槽、112-安装定位部、120-流体流入部、130-流体流出部、140-调节阀、150-温控器、160-温度测量器；

200-加热管、210-基座；

300-反光板、310-本体部、320-延伸部；

400-反应腔本体；

500-供电连接座。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请各个实施例公开的技术方案进行详细地说明。

请参考图2至图5，本申请实施例公开一种反应腔中加热管的散热装置，所公开的散热装置100用于在反应腔中对加热管200进行散热，具体地，散热装置100与反应腔中加热管200的基座210导热相连，以散走基座210上的热量。反应腔由反应腔室的反应腔本体400形成，待加工工件在反应腔中进行加工。具体地，散热装置100包括散热本体110、流体流入部120、流体流出部130、调节阀140、温控器150和温度测量器160。

其中，散热本体110的形状可以为圆环状，也可以为方形，当然还可以为多边形。散热本体110内设有流体通道，以供流体在流体通道中流动，在流体流过流体通道时，流体能够带走散热本体110上的热量，从而实现散热的效果，流体可以为水、空气和冷却液等。散热本体110可以为铜质件，也可以为铝质件，因为铜和铝的导热系数较高。散热本体110与加热管200的基座210可拆卸连接，且导热相连，以使基座210上的热量传递至散热本体110，散热本体110通过流体带走其上的热量，从而带走基座210上的热量，进而实现基座210的散热目的。进一步地，沿流体通道中流体的流动方向，流体通道的内壁可以开设有多个凹槽，以使流体在流经流体通道时，流体与流体通道内壁的接触面积较大，从而使得流体能够带走散热本体110上较多的热量，提高散热效率。

流体流入部120与流体通道连通，以使流体通过流体流入部120流入流体通道，流体流入部120可以为流体管路，也可以为开设在散热本体110上的开口。流体流出部130与流体通道连通，以使流体通过流体流出部130流出流体通道，相似地，流体流出部130可以为流体管路，也可以为开设在散热本体110上的开口。在流体具体的流动过程中，温度较低的流体首先通过流体流入部120流入流体通道，温度较低的流体在流体通道中继续流动，且吸收散热本体110上的热量，在流体吸收热量后温度升高，然后温度升高的流体通过流体流出部130流出流体通道，以将热量从散热本体110上带走，进而实现基座210的散热目的。

调节阀140设置于流体流入部120上，以控制通过流体流入部120流入流体通道中流体的流量，在通过流体流入部120流入流体通道中流体的流量较大时，流体能够带走更多的热量，此时散热装置的散热效率较高。当然，还可以在流体流入部120设置流体控温装置，控制进入流体通道中流体的温度，在进入流体通道中流体的温度较低时，散热装置的散热效率也能够较高。

温度测量器160设置于散热本体110与基座210的固定连接处，用于测量基座210的温度，且温度测量器160与温控器150的输入端电连接，温度测量器160用于测量基座210的温度，然后将所测量的温度信息传递至温控器150，温度测量器160可以为热电偶，也可以为热量传感器。调节阀140与温控器150的输出端电连接，温控器150用于根据温度测量器160所测量的温度信息，控制调节阀140的开度。

具体地，在散热本体110的温度较高时，此时，基座210的温度也较高，温控器150根据温度测量器160所测量的温度信息，控制调节阀140的开度较大，以使进入流体通道中流体的流量较大，以带走散热本体110上较多的热量，较快地散走基座210上的热量从而使得散热本体110的温度较快地下降，进而使得散热本体110的温度也较快地下降；在散热本体110的温度较低时，此时，基座210的温度也较低，温控器150根据温度测量器160所测量的温度信息，控制调节阀140的开度较小，防止对散热本体110过度冷却，从而防止对基座210过度冷却，同时能够避免流体的浪费，从而提高该散热装置的使用经济性。

本申请公开的散热装置和反应腔室中，散热本体110与加热管200的基座210导热相连，且散热本体110内设有流体通道，流体流入部120和流体流出部130均与流体通道连通，调节阀140设置于流体流入部120上，温度测量器160设置于散热本体110与基座210的固定连接处，用于测量基座210的温度，且温度测量器160与温控器150的输入端电连接，调节阀140与温控器150的输出端电连接。此种情况下，温控器150根据温度测量器160所测量的温度信息，控制调节阀140的开度，以控制通过流体流入部120流入流体通道中流体的流量，在流体流经流体通道时，吸收散热本体110上的热量，由于基座210上的热量传递至散热本体110上，因此，散热本体110上的热量也就是基座210上的热量，故流体在流经流体通道时能够带走基座210上的热量，从而散走基座210上的热量，防止基座210的温度过高，进而实现基座210的散热目的，以使散热装置能够自动控制基座210的温度，防止因基座210温度过高而导致石膏密封失效。

如上文所述，散热本体110与加热管200的基座210可拆卸连接。可选地，散热本体110可以设有安装槽111，安装槽111用于容置基座210，也就是说，基座210可以卡设于安装槽111中，以使基座210与安装槽111的内壁接触，从而实现导热连接，同时，安装槽111的内壁与基座210的接触面积较大，能够使得基座210上的热量较快地传递至散热本体110，从而能够使得基座210上的热量能够较快地散走，进一步基座210的温度过高。

在本申请实施例中，温度测量器160设置于散热本体110与基座210的固定连接处，用于测量基座210的温度，温控器150用于根据温度测量器160所测量的温度信息，控制调节阀140的开度，为了使温度测量器160所测量的温度信息更加接近基座210的实际温度，以使温控器150根据基座210的实际温度控制调节阀140的开度，可选地，温度测量器160可以设置于安装槽111的内壁与基座210之间。此种情况下，温度测量器160能够测量基座210的温度，从而使得温度测量器160所测量的温度信息更加接近基座210的实际温度，以使温控器150根据基座210的实际温度控制调节阀140的开度，进而使得对基座210的温度控制较为精准。

在一种可选的实施例中，散热本体110可以为环状本体，安装槽111和加热管200的数量均可以为多个，且多个安装槽111与多个基座210一一对应设置，多个安装槽111在同一圆周上，且圆周的圆心与环状本体的圆心重合。此种情况下，散热本体110能够通过多个安装槽111矫正多个加热管200的同心度。进一步地，多个安装槽111和多个加热管200均绕环状本体的圆形等间隔设置，在多个加热管200的同心度较高的情况下，多个加热管200能够均匀地加热反应腔中的待加工工件，以使待加工工件温度分布均匀，从而使得待加工工件的良率较高。

为了更加准确地控制调节阀140的开度，在一种可选的实施例中，温度测量器160的数量可以为多个，多个温度测量器160与多个安装槽111一一对应设置，多个温度测量器160能够精准地测量基座210的温度，以使温控器150的到散热本体110的温度信息较为准确，从而能够准确地控制调节阀140的开度，进而通过散热本体110实现对基座210精准地散热效果。

为了使散热本体110能够精准地安装至反应腔中，以使散热本体110对加热管200的散热效果较好，可选地，散热本体110上可以设置有用于与反应腔中的反光板300连接的安装定位部112，具体地，安装定位部112可以与反应腔中的反光板300通过螺纹连接件相连，且安装定位部112与反光板300可以通过螺纹连接件定位配合，以使散热本体110能够精准地与基座210导热相连，避免因散热本体110与基座210错位而导致散热本体110与基座210导热路径较长或接触面积较小，从而使得散热本体110对加热管200的散热效果较好。与此同时，散热本体110精准地安装至反应腔中能够对多个加热管200同心度的矫正更加精准。

可选地，流体通道可以为冷却水通道，也就是说，流体可以为水，水冷的效果较好，能够较大程度地带走散热本体110上的热量，也就是较大程度地带走基座210上的热量，防止基座210的温度过高，进而实现基座210的散热目的，以使散热装置能够自动控制基座210的温度，防止因基座210温度过高而导致石膏密封失效。

在本申请实施例中，调节阀140的种类可以有多种，例如压力调节阀和流速调节阀等。可选地，调节阀140可以为比例阀，比例阀用于调节冷却水通道中冷却水的流量，通过控制冷却水通道中冷却水的流量来控制散热本体110的温度，从而实现控制基座210温度的效果，防止基座210的温度过高。

在本申请实施例中，温度测量器160可以为热电偶，因为热电偶具有结构简单、制造方便、测量范围广、精度高和惯性小等诸多优点，同时，由于热电偶是一种无源传感器，测量时无需外加电源，使得热电偶在使用过程中较为方便，且热电偶的成本较低。

基于本申请实施例公开的散热装置100，本申请实施例还公开一种反应腔室，所公开的反应腔室包括加热管200、反应腔本体400、供电连接座500和上文任意实施例所述的散热装置100，其中：

供电连接座500设置于反应腔本体400上，加热管200的基座210设置于供电连接座500，且两者电连接，也就是说，供电连接座500为加热管200提供安装基础及电能，散热装置100的散热本体110与供电连接座500可拆卸连接。此种情况下，散热装置100能够带走基座210上的热量，从而散走基座210上的热量，防止基座210的温度过高，进而实现基座210的散热目的，且散热装置能够自动控制基座210的温度，防止因基座210温度过高而导致石膏密封失效。

为了使加热管200能够更好地加热反应腔本体400，可选地，反应腔室还可以包括反光板300，反光板300可以安装在加热管200背离反应腔本体400的一侧，且反光板300能够将加热管200发出的部分光线反射至反应腔本体400，以使加热管200发出的光线能够较多地照射至反应腔本体400，起到热量汇集的作用，避免加热管200发出的光线浪费，从而使得加热管200产生的热量能够较多地被反应腔本体400所吸收，进而使得加热管200能够更好地加热反应腔本体400。

进一步地，反光板300可以包括本体部310和自本体部310的边沿向着反应腔本体400延伸形成的延伸部320，本体部310可以安装在加热管200背离反应腔本体400的一侧，延伸部320可以位于加热管200与供电连接座500之间。延伸部320能够防止加热管200发出的光线散射至反应腔室的周围，从而防止加热管200所产生的热量传递至供电连接座500，进而避免供电连接座500因高温而失效，最终提高反应腔室的可靠性。

进一步地，延伸部320可以位于加热管200与散热本体110之间，从而防止加热管200直接照射且加热散热装置100。

本申请上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种用于反应腔中加热管的散热装置，其特征在于，包括散热本体(110)、流体流入部(120)、流体流出部(130)、调节阀(140)、温控器(150)和温度测量器(160)，其中：

所述散热本体(110)用于与所述加热管(200)的基座(210)可拆卸连接，且导热相连，所述散热本体(110)内设有流体通道，所述流体流入部(120)和所述流体流出部(130)均与所述流体通道连通，所述调节阀(140)设置于所述流体流入部(120)上，所述温度测量器(160)设置于所述散热本体(110)与所述基座(210)的固定连接处，用于测量所述基座(210)的温度，且所述温度测量器(160)与所述温控器(150)的输入端电连接，所述调节阀(140)与所述温控器(150)的输出端电连接。

2.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述散热本体(110)设有安装槽(111)，所述安装槽(111)用于容置所述基座(210)，所述温度测量器(160)设置于所述安装槽(111)的内壁上。

3.根据权利要求2所述的散热装置，其特征在于，所述散热本体(110)为环状本体，所述安装槽(111)和所述加热管(200)的数量均为多个，且多个所述安装槽(111)与多个所述基座(210)一一对应设置，多个所述安装槽(111)在同一圆周上，且所述圆周的圆心与所述环状本体的圆心重合。

4.根据权利要求3所述的散热装置，其特征在于，所述温度测量器(160)的数量为多个，多个所述温度测量器(160)与多个所述安装槽(111)一一对应设置。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的散热装置，其特征在于，所述散热本体(110)上设置有用于与所述反应腔中的反光板(300)连接的安装定位部(112)。

6.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述流体通道为冷却水通道。

7.根据权利要求6所述的散热装置，其特征在于，所述调节阀(140)为比例阀，所述比例阀用于调节所述冷却水通道中冷却水的流量。

8.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述温度测量器(160)为热电偶。

9.一种反应腔室，其特征在于，包括加热管(200)、反应腔本体(400)、供电连接座(500)和权利要求1至8中任一项所述的散热装置(100)，其中：

所述供电连接座(500)设置于所述反应腔本体(400)上，所述加热管(200)的基座(210)设置于所述供电连接座(500)，且两者电连接，所述散热装置(100)的所述散热本体(110)与所述基座(210)可拆卸连接。

10.根据权利要求9所述的反应腔室，其特征在于，所述反应腔室还包括反光板(300)，所述反光板(300)安装在所述加热管(200)背离所述反应腔本体(400)的一侧，且所述反光板(300)将所述加热管(200)发出的部分光线反射至所述反应腔本体(400)；

所述反光板(300)包括本体部(310)和自所述本体部(310)的边沿向着所述反应腔本体(400)延伸形成的延伸部(320)，所述本体部(310)安装在所述加热管(200)背离所述反应腔本体(400)的一侧，所述延伸部(320)位于所述加热管(200)与所述散热本体(110)之间。

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