CN114040522A - 一种半导体设备加热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种半导体设备加热装置,包括环形的主加热器,所述主加热器上端的内侧设有上加热器,所述主加热器下方设有环形的下加热器,所述下加热器的高度小于所述主加热器的高度,所述主加热器上设有沿竖向布置的第一连接电极,所述上加热器上设有沿竖向布置的第二连接电极,所述下加热器上设有沿竖向布置的第三连接电极,所述第一连接电极、第二连接电极和第三连接电极分别与加热电源相连。本发明具有结构简单、可靠,加热温度高,有利于保证反应管圆周面和端面温度基本一致等优点。

Description

一种半导体设备加热装置
技术领域
本发明涉及半导体加工设备技术领域,尤其涉及一种半导体设备加热装置。
背景技术
第三代半导体碳化硅(SiC)退火设备,炉体设计最高加热温度需达到2100℃,SiC高温退火具有升温降温速度快、温度高、无材料挥发、内部洁净度高等特点。常规的感应加热和金属钨直接辐射加热均容易对SiC材料产生影响,满足不了退火工艺要求,并且加热装置结构比较简单,导致加热温度无法达到设计要求的2100℃,也不利于保证反应管圆周面和端面的温度基本一致。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足,提供一种结构简单、可靠,加热温度高,有利于保证反应管圆周面和端面温度基本一致的半导体设备加热装置。
为解决上述技术问题,本发明采用以下技术方案:
一种半导体设备加热装置,包括环形的主加热器,所述主加热器上端的内侧设有上加热器,所述主加热器下方设有环形的下加热器,所述下加热器的轴向长度小于所述主加热器的轴向长度,所述主加热器上设有沿竖向布置的第一连接电极,所述上加热器上设有沿竖向布置的第二连接电极,所述下加热器上设有沿竖向布置的第三连接电极,所述第一连接电极、第二连接电极和第三连接电极分别与加热电源相连。
作为上述技术方案的进一步改进:所述主加热器包括主加热线圈,所述主加热线圈包括多个沿圆周方向均匀布置的n型分段,相邻的n型分段依次连接。
作为上述技术方案的进一步改进:所述下加热器包括下加热线圈,所述下加热线圈包括多个沿圆周方向均匀布置的n型分段,相邻的n型分段依次连接。
作为上述技术方案的进一步改进:所述上加热器包括上加热电阻丝,所述上加热电阻丝包括多个水平布置的n型分段,相邻的n型分段依次连接。
作为上述技术方案的进一步改进:所述下加热线圈的n型分段的数量大于所述主加热器的n型分段的数量。
作为上述技术方案的进一步改进:所述主加热器与所述下加热器同轴布置。
作为上述技术方案的进一步改进:所述主加热器、所述上加热器和所述下加热器均为非金属电阻加热器,所述第一连接电极、第二连接电极和第三连接电极均为非金属电极。
作为上述技术方案的进一步改进:所述主加热器、所述上加热器和所述下加热器均为石墨电阻加热器,所述第一连接电极、第二连接电极和第三连接电极均为石墨电极。
作为上述技术方案的进一步改进:所述石墨电阻加热器与对应的所述石墨电极通过石墨紧固件固定连接。
作为上述技术方案的进一步改进:所述第一连接电极、第二连接电极和第三连接电极上端分别连接有水冷电极。
与现有技术相比,本发明的优点在于:本发明公开的半导体设备加热装置,使用时,通过加载低压大电流的方式进行加热,由热辐射至反应管形成高温恒温区,环形的主加热器和下加热器将反应管包裹,对反应管周向进行加热,主加热器上端内侧的上加热器对反应管端面进行加热,三个加热器共同作用,有利于保证加热温度达到设计要求,同时反应管周向及端面均可被有效加热,有利于保证反应管圆周面和端面的温度基本一致。
附图说明
图1是本发明半导体设备加热装置的立体结构示意图。
图2是本发明隐藏水冷电极后的立体结构示意图。
图3是本发明中的主加热器的立体结构示意图。
图4是本发明中的上加热器的立体结构示意图。
图5是本发明中的下加热器的立体结构示意图。
图中各标号表示:1、主加热器;11、第一连接电极;2、上加热器;21、第二连接电极;3、下加热器;31、第三连接电极;32、连接板;4、水冷电极。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
图1至图5示出了本发明半导体设备加热装置的一种实施例,本实施例的半导体设备加热装置,包括环形的主加热器1,主加热器1上端的内侧设有上加热器2,主加热器1下方设有环形的下加热器3,下加热器3的轴向尺寸小于主加热器1的轴向尺寸,主加热器1上设有沿竖向布置的第一连接电极11,上加热器2上设有沿竖向布置的第二连接电极21,下加热器3上设有沿竖向布置的第三连接电极31,第一连接电极11、第二连接电极21和第三连接电极31分别与加热电源相连,优选的,采用变压器供电,利用低电压大电流特点,主加热器1、上加热器2和下加热器3产生大量的热量。
该半导体设备加热装置,使用时,环形的主加热器1和下加热器3将反应管包裹,对反应管周向进行加热,主加热器1上端内侧的上加热器2对反应管端面进行加热,三个加热器共同作用,有利于保证加热温度达到设计要求,同时反应管周向及端面均可被有效加热,有利于保证反应管圆周面和端面的温度基本一致。
进一步地,本实施例中,主加热器1包括主加热线圈,主加热线圈包括多个沿圆周方向均匀布置的n型分段,相邻的n型分段依次连接。优选的,第一连接电极11设置为三个并沿圆周方向布置,第一连接电极11的下端与主加热线圈上端通过螺杆等紧固件固定连接,结构稳固、可靠。主加热线圈的结构形式,能够增加主加热线圈的有效长度,进而提高主加热器1的加热温度。
进一步地,本实施例中,下加热器3包括下加热线圈,下加热线圈包括多个沿圆周方向均匀布置的n型分段,相邻的n型分段依次连接。优选的,下加热线圈沿圆周方向设置有三块连接板32,各连接板32的上端分别连接一个第三连接电极31,连接板32的上下两端通过螺杆等紧固件实现连接固定。下加热线圈的结构形式,能够增加下加热线圈的有效长度,进而提高下加热器3的加热温度。
进一步地,本实施例中,上加热器2包括上加热电阻线圈,上加热电阻线圈包括多个水平布置的n型分段,相邻的n型分段依次连接。优选的,第二连接电极21共设置两个并分设于上加热电阻的两端,第二连接电极21下端贯穿上加热电阻后通过螺母等实现固定。上加热电阻的结构形式,能够增加上加热电阻的有效长度,进而提高上加热器2的加热温度。
作为优选的实施例,下加热线圈的n型分段的数量大于主加热器1的n型分段的数量。
作为优选的实施例,主加热器1与下加热器3同轴布置。
作为优选的实施例,主加热器1、上加热器2和下加热器3均为非金属电阻加热器,第一连接电极11、第二连接电极21和第三连接电极31均为非金属电极。
进一步地,主加热器1、上加热器2和下加热器3均为石墨加热器,第一连接电极11、第二连接电极21和第三连接电极31均为石墨电极。石墨材料结晶格架为六边形层状结构的特殊结构、尺寸,具有几个方面的特殊性质:1)耐高温性:石墨的熔点为3850±50℃,沸点为4250℃,即使经超高温电弧灼烧,重量的损失很小,热膨胀系数也很小。石墨强度随温度提高而加强,在2000℃时,石墨强度提高一倍。2)导电、隔热性:石墨的导电性比一般非属矿高一百倍。导热性超过钢、铁、铅等金属材料。导热系数随温度升高而降低,甚至在极高的温度下,石墨成绝热体。3)化学稳定性:石墨在常温下有良好的化学稳定性,能耐酸、耐碱和耐有机溶剂的腐蚀,能够保证高温下退火环境的洁净度,防止杂质对SiC污染。4)抗热震性:石墨在常温下使用时能经受住温度的剧烈变化而不致破坏。温度突变时,由于膨胀系数很小,石墨的体积变化不大,不会产生裂纹。
进一步地,本实施例中,石墨电阻加热器与对应的石墨电极(也即主加热器1与第一连接电极11、上加热器2与第二连接电极21、下加热器3与第三连接电极31)通过石墨紧固件(例如上述的螺栓、螺母等)固定连接。石墨紧固件耐高温、稳定性好,使用寿命长。
本实施例中,第一连接电极11、第二连接电极21和第三连接电极31上端分别连接有水冷电极4,也即第一连接电极11、第二连接电极21和第三连接电极31分别经过水冷电极4后再与加热电源连接,使得加热电源可以远离加热装置,同时水冷电极4可以阻碍热量向加热电源传递,避免高温对加热电源造成损坏。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员,在不脱离本发明技术方案范围的情况下,都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰,或修改为等同变化的等效实施例。因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰,均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种半导体设备加热装置,其特征在于:包括环形的主加热器(1),所述主加热器(1)上端的内侧设有上加热器(2),所述主加热器(1)下方设有环形的下加热器(3),所述下加热器(3)的轴向长度小于所述主加热器(1)的轴向长度,所述主加热器(1)上设有沿竖向布置的第一连接电极(11),所述上加热器(2)上设有沿竖向布置的第二连接电极(21),所述下加热器(3)上设有沿竖向布置的第三连接电极(31),所述第一连接电极(11)、第二连接电极(21)和第三连接电极(31)分别与加热电源相连。
2.根据权利要求1所述的半导体设备加热装置,其特征在于:所述主加热器(1)包括主加热线圈,所述主加热线圈包括多个沿圆周方向均匀布置的n型分段,相邻的n型分段依次连接。
3.根据权利要求2所述的半导体设备加热装置,其特征在于:所述下加热器(3)包括下加热线圈,所述下加热线圈包括多个沿圆周方向均匀布置的n型分段,相邻的n型分段依次连接。
4.根据权利要求3所述的半导体设备加热装置,其特征在于:所述上加热器(2)包括上加热线圈,所述上加热线圈包括多个水平布置的n型分段,相邻的n型分段依次连接。
5.根据权利要求3所述的半导体设备加热装置,其特征在于:所述下加热线圈的n型分段的数量大于所述主加热器(1)的n型分段的数量。
6.根据权利要求1所述的半导体设备加热装置,其特征在于:所述主加热器(1)与所述下加热器(3)同轴布置。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的半导体设备加热装置,其特征在于:所述主加热器(1)、所述上加热器(2)和所述下加热器(3)均为非金属电阻加热器,所述第一连接电极(11)、第二连接电极(21)和第三连接电极(31)均为非金属电极。
8.根据权利要求7所述的半导体设备加热装置,其特征在于:所述主加热器(1)、所述上加热器(2)和所述下加热器(3)均为石墨电阻加热器,所述第一连接电极(11)、第二连接电极(21)和第三连接电极(31)均为石墨电极。
9.根据权利要求8所述的半导体设备加热装置,其特征在于:所述石墨电阻加热器与对应的所述石墨电极通过石墨紧固件固定连接。
10.根据权利要求1至6中任一项所述的半导体设备加热装置,其特征在于:所述第一连接电极(11)、第二连接电极(21)和第三连接电极(31)上端分别连接有水冷电极(4)。
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