CN212907666U - 一种热处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种热处理装置，包括第一加热腔室、第二加热腔室、加热装置和固定装置，第一加热腔室包括上腔室和下腔室，加热装置包括上加热装置和下加热装置，上加热装置位于上腔室，下加热装置位于下腔室；第二加热腔室位于上腔室和下腔室之间；上腔室和下腔室的侧壁分别设有至少一组固定孔，上腔室和下腔室的固定孔位于第一加热腔室的不同侧壁，加热装置设置于固定孔中，加热装置的末端从固定孔中伸出，并延伸至固定装置的外部，上加热装置和下加热装置在第一加热腔室的底部所在的平面上的投影相互垂直；固定装置连接于第一加热腔室的外壁，用于将加热装置固定在固定孔内。

Description

一种热处理装置

技术领域

本实用新型涉及加热设备领域，更具体地，涉及一种热处理装置。

背景技术

在半导体制造过程中，热处理是必要的，常用的热处理设备有立式炉、卧式炉、快速热处理。快速热处理(RapidThermalProcessing，RTP)是指以极快的速度加热晶圆表面，以达到消除应力、退火等目的。为了保持工艺的稳定性需提供气密腔室或真空环境，将晶圆置于其中，晶圆被放置在托盘中，加热温度通常为1000摄氏度左右，理想状态下，热处理对象附近的温度应该保持一致(温差小于0.5摄氏度)。现有的热处理设备中，当加热装置设置在热处理对象的两侧时，容易造成两侧受热不均，无法满足晶圆的受热均匀度的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种热处理装置，可以满足热处理对象的均温需求。

为实现上述目的，本实用新型提出了一种热处理装置，包括：第一加热腔室、第二加热腔室、加热装置和固定装置，

所述第一加热腔室包括上腔室和下腔室，所述加热装置包括上加热装置和下加热装置，所述上加热装置位于所述上腔室，所述下加热装置位于所述下腔室；

所述第二加热腔室位于所述上腔室和所述下腔室之间；

所述上腔室和下腔室的侧壁分别设有至少一组固定孔，所述上腔室和下腔室的固定孔位于所述第一加热腔室的不同侧壁，所述加热装置设置于所述固定孔中，所述加热装置的末端从所述固定孔中伸出，并延伸至所述固定装置的外部，所述上加热装置和所述下加热装置在所述第一加热腔室的底部所在的平面上的投影相互垂直；

所述固定装置连接于所述第一加热腔室的外壁，用于将所述加热装置固定在所述固定孔内。

作为优选方案，所述第一加热腔室为立方体，所述固定孔为直孔，每组所述直孔之间相互平行，所述直孔贯穿所述第一加热腔室的两个相对侧壁，或只贯穿所述第一加热腔室的一个侧壁。

作为优选方案，所述加热装置为功率可调的热辐射灯管。

作为优选方案，还包括控制电路，所述控制电路用于控制所述热辐射灯管的功率。

作为优选方案，还包括石英管，所述石英管的外壁与所述固定孔的外周密封连接，所述热辐射灯管设置于所述石英管内。

作为优选方案，还包括上石英板和下石英板，所述下石英板位于所述下腔室和所述第二加热腔室之间，所述下腔室顶部设有第一开口，所述下石英板与所述第一开口密封连接，所述第二加热腔室底部设有第二开口，所述第二开口与所述下石英板密封连接；所述上石英板位于所述第二加热腔室和所述上腔室之间，所述第二加热腔室顶部设有第三开口，所述上石英板与所述第三开口密封连接，所述上腔室底部设有第四开口，所述第四开口与所述上石英板密封连接。

作为优选方案，所述第二加热腔室设有载台，用于承载热处理对象。

作为优选方案，还包括风冷组件，所述风冷组件连接于所述第一加热腔室的外壁，所述风冷组件设有进气口和多个出气孔，所述出气孔轴线与所述固定孔轴线平行。

作为优选方案，还包括压力平衡管，所述压力平衡管连通于所述第一加热腔室和所述第二加热腔室的侧壁。

本实用新型的有益效果在于：

1、通过设置第一加热腔室包含上腔室和下腔室，上腔室和下腔室分别设置上加热装置和下加热装置，使第二加热腔室位于上腔室和下腔室之间，并且上加热装置和下加热装置在第一加热腔室的底部所述的平面上的投影相互垂直，从而提高热处理对象上下两侧的受热均匀度，满足工艺需求。

2、通过设置风冷组件和加热装置固定装置，利于热处理装置的散热，延长热处理装置的使用寿命。

3、通过设置压力平衡管，平衡第一加热腔室和第二加热腔室之间的气压，避免损坏上石英板和下石英板。

本实用新型的装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本实用新型的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本实用新型示例性实施例进行更详细的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，在本实用新型示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本实用新型的一个实施例的第一加热腔室和第二加热腔室的剖面图；

图2示出了根据本实用新型的一个实施例的上腔室的风冷组件的俯视图；

图3示出了根据本实用新型的一个实施例的上腔室的固定装置的爆炸图。

附图标记说明：

1-固定板；2-支撑架；3a-下加热装置；3b-上加热装置；4-第一连接部；5-第二连接部；6-通孔；7-凸出部；8-支撑双臂；9-固定孔；10a-下石英板；10b-上石英板；11-风冷组件；12-出气孔；13-进气口；14-石英管；15-上腔室；16-下腔室；17-载台；18-热处理对象；19-第二加热腔室

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本实用新型。虽然附图中显示了本实用新型的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这实施例是为了使本实用新型更加透彻和完整，并且能够将本实用新型的范围完整地传达给本领域的技术人员。

根据本实用新型的一种热处理装置，包括：第一加热腔室、第二加热腔室、加热装置和固定装置，第一加热腔室包括上腔室和下腔室，加热装置包括上加热装置和下加热装置，上加热装置位于上腔室，下加热装置位于下腔室；第二加热腔室位于上腔室和下腔室之间；上腔室和下腔室的侧壁分别设有至少一组固定孔，上腔室和下腔室的固定孔位于第一加热腔室的不同侧壁，加热装置设置于固定孔中，加热装置的末端从固定孔中伸出，并延伸至固定装置的外部，上加热装置和下加热装置在第一加热腔室的底部所在的平面上的投影相互垂直；固定装置连接于第一加热腔室的外壁，用于将加热装置固定在固定孔内。

在一个实施例中，第二加热腔室设有载台，用于承载热处理对象。

具体地，本实用新型所涉及加热装置的主体为密封的第一加热腔室和第二加热腔室，第一加热腔室分为上腔室和下腔室，第二加热腔室位于上腔室和下腔室之间，腔室中包括加热装置和热处理对象，上腔室中设置上加热装置，下腔室中设置下加热装置，上加热装置和下加热装置在第一加热腔室的底部所在的平面上的投影相互垂直，第二加热腔室中设置热处理对象，加热装置需要和外部连接，并不密封在腔室中，腔室设有与外部连通的多个固定孔(固定孔为与腔室密封在一起的管体的内部)，每个固定孔中放置加热装置，加热装置通过管壁将热量传递到密封腔室内，加热装置如果直接放置在管壁上，不利于加热装置与管壁接触面的散热，造成加热装置寿命的缩短，加热装置固定装置可以支撑起加热装置的末端，使加热装置的表面不与管壁接触。固定装置与腔室的连接方式可采用常用的现有方式，考虑到加热装置作为耗材，需要维修或者更换，选择可拆卸的连接方式更方便，在一个实例中固定装置与腔室的连接方式选择螺栓连接。

本实用新型通过设置第一加热腔室包含上腔室和下腔室，上腔室和下腔室分别设置上加热装置和下加热装置，使第二加热腔室位于上腔室和下腔室之间，并且上加热装置和下加热装置在第一加热腔室的底部的平面上的投影相互垂直，从而提高热处理对象上下两侧的受热均匀度，满足工艺需求。

在一个实施例中，还包括上石英板和下石英板，下石英板位于下腔室和第二加热腔室之间，下腔室顶部设有第一开口，下石英板与第一开口密封连接，第二加热腔室底部设有第二开口，第二开口与下石英板密封连接；上石英板位于第二加热腔室和上腔室之间，第二加热腔室顶部设有第三开口，上石英板与第三开口密封连接，上腔室底部设有第四开口，第四开口与上石英板密封连接。

具体地，热处理对象因不同的工艺要求，需要加热到不同的温度或者需要与其他反应物发生反应，在加热的过程中，伴随有少量的蒸发物，为了防止蒸发物污染加热装置，影响加热装置的加热效果和使用寿命，通常加热装置和热处理对象之间被一层石英板隔开，本实用新型设置两块石英板，两块石英板将整个腔室分为独立密封的上腔室、下腔室和第二加热腔室，上腔室和下腔室中均设有固定孔，固定孔中放置加热装置，第二加热腔室放置热处理对象，第二加热腔室中设有承载物的载台，热处理对象被放置在载台上，上、下加热装置散发的热量穿透上、下石英板被热处理对象吸收。由于第二加热腔室中的热处理对象位于上腔室和下腔室之间，并且上加热装置和下加热装置在第一加热腔室的底部的平面上的投影相互垂直，从而提高了第二加热腔室内热处理对象的加热速度和热处理对象的受热均匀度，满足工艺需求。

在一个实施例中，第一加热腔室为立方体，固定孔为直孔，每组直孔之间相互平行，直孔贯穿第一加热腔室的两个相对侧壁，或只贯穿第一加热腔室的一个侧壁。

在一个实施例中，还包括风冷组件，风冷组件连接于第一加热腔室的外壁，风冷组件设有进气口和多个出气孔，出气孔轴线与固定孔轴线平行。

具体地，热处理装置的上腔室和下腔室均为立方体，腔室内密封的管体之间相互平行，管体为中空的两端开口的直管，或者只有一端开口，直管的内部与外界连通，加热装置放置在直管内，当直管贯穿于腔室的两个相对侧面时，加热装置的末端从两侧的固定孔中伸出，两个固定装置分别连接在腔室的两个相应外壁，从两侧将加热装置的两个末端支撑固定。优选加热装置的周围不与固定孔接触，上腔室和下腔室均设有风冷组件，分别设置于上腔室和下腔室的外壁，风冷组件的管路上设有多个通气孔，通气孔的位置对应加热装置和固定孔之间的缝隙，每个加热管的对应位置有两个通气孔，压缩空气通过通气孔从固定孔的一端吹入，从固定孔的另一端吹出，通过空气流动带走加热装置产生的热量。

在一个实施例中，还包括压力平衡管，压力平衡管连通于第一加热腔室和第二加热腔室的侧壁。

具体地，第一加热腔室和第二加热腔室为独立的密封空间，加热装置工作时，第一加热腔室需要抽成真空，或需要通入反应气体，造成第一加热腔室和第二加热腔室压力不一致，分割第二加热腔室和上下腔室的石英板材质较脆，空气压力容易造成其破裂，在第一加热腔室和第二加热腔室的侧壁上设置三个通孔，三个通孔通过一管路连通三个腔室，连通的管路位于腔室的外部，管路的末端设置抽真空装置，使三个腔室压力保持一致。

在一个实施例中，加热装置为功率可调的热辐射灯管。

在一个实施例中，还包括控制电路，控制电路用于控制热辐射灯管的功率。

在一个实施例中，还包括石英管，石英管的外壁与固定孔的外周密封连接，热辐射灯管设置于石英管内。

具体地，与腔室密封在一起的管体为石英管，加热装置可以选择热辐射灯管，热辐射灯管产生短波长辐射，热处理对象依靠选择性吸收热辐射灯管的辐射被加热，用这种方式，辐射热源和热处理对象间传输能量，加热腔室不会被加热，热辐射灯管具有较高的加热温度和较快的升降温速率，加热温度可达700-1200摄氏度，升降温速度可达每秒几十度,加热腔室内放置多个传感器，控制电路可以根据传感器的温度，调节加热灯管的功率，从而调节加热腔室的温度，使加热腔室保持恒温。

实施例：

参考图1-图3，本实用新型提供一种热处理装置，包括：

第一加热腔室、第二加热腔室19、加热装置和固定装置，

第一加热腔室包括上腔室15和下腔室16，加热装置包括上加热装置3b和下加热装置3a，上加热装置3b位于上腔室15，下加热装置3a位于下腔室16；

第二加热腔室19位于上腔室15和下腔室16之间；

上腔室15和下腔室16的侧壁分别设有至少一组固定孔9，上腔室15和下腔室16的固定孔9位于第一加热腔室的不同侧壁，加热装置设置于固定孔9中，加热装置的末端从固定孔9中伸出，并延伸至固定装置的外部，上加热装置3b和下加热装置3a在第一加热腔室的底部所在的平面上的投影相互垂直；

固定装置连接于第一加热腔室的外壁，用于将加热装置固定在固定孔9内。

本实施例中，第一加热腔室为立方体，固定孔9为直孔，每组直孔之间相互平行，直孔贯穿第一加热腔室的两个相对侧壁，或只贯穿第一加热腔室的一个侧壁。

本实施例中，加热装置为功率可调的热辐射灯管。

本实施例中，还包括控制电路，控制电路用于控制热辐射灯管的功率。

本实施例中，还包括石英管14，石英管14的外壁与固定孔9的外周密封连接，热辐射灯管设置于石英管14内。

本实施例中，还包括上石英板10b和下石英板10a，下石英板10a位于下腔室16和第二加热腔室19之间，下腔室16顶部设有第一开口，下石英板10a与第一开口密封连接，第二加热腔室19底部设有第二开口，第二开口与下石英板10a密封连接；上石英板10b位于第二加热腔室19和上腔室15之间，第二加热腔室19顶部设有第三开口，上石英板10b与第三开口密封连接，上腔室15底部设有第四开口，第四开口与上石英板10b密封连接。

本实施例中，第二加热腔室19设有载台17，用于承载热处理对象18。

本实施例中，还包括风冷组件11，风冷组件11连接于第一加热腔室的外壁，风冷组件11设有进气口13和多个出气孔12，出气孔12轴线与固定孔9轴线平行。

本实施例中，还包括压力平衡管，压力平衡管连通于第一加热腔室和第二加热腔室19的侧壁。

综上，本实用新型提供的热处理装置，第一加热腔室包含上腔室15和下腔室16，上腔室15和下腔室16分别设置上加热装置3b和下加热装置3a，使第二加热腔室19位于上腔室15和下腔室16之间，通过加热装置散发出的热量穿透上石英板10b和下石英板10a被热处理对象18吸收，并且上加热装置3b和下加热装置3a在第一加热腔室的底部所述的平面上的投影相互垂直，从而提高热处理对象18上下两侧的受热均匀度，满足工艺需求。

通过设置风冷组件11和加热装置固定装置，分别设置于上腔室15和下腔室16的外壁，通过空气流动带走加热器产生的热量，利于热处理装置的散热，延长热处理装置的使用寿命。

通过设置压力平衡管，在第一加热腔室和第二加热腔室19的侧壁上设置三个通孔6，三个通孔6通过一管路连通三个腔室，连通的管路位于腔室的外部，管路的末端设置抽真空装置，平衡第一加热腔室和第二加热腔室19之间的气压，避免损坏上石英板10b和下石英板10a。

以上已经描述了本实用新型的各实施例，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 (9)

1.一种热处理装置，其特征在于，包括：第一加热腔室、第二加热腔室、加热装置和固定装置，

所述第一加热腔室包括上腔室和下腔室，所述加热装置包括上加热装置和下加热装置，所述上加热装置位于所述上腔室，所述下加热装置位于所述下腔室；

所述第二加热腔室位于所述上腔室和所述下腔室之间；

所述上腔室和下腔室的侧壁分别设有至少一组固定孔，所述上腔室和下腔室的固定孔位于所述第一加热腔室的不同侧壁，所述加热装置设置于所述固定孔中，所述加热装置的末端从所述固定孔中伸出，并延伸至所述固定装置的外部，所述上加热装置和所述下加热装置在所述第一加热腔室的底部所在的平面上的投影相互垂直；

所述固定装置连接于所述第一加热腔室的外壁，用于将所述加热装置固定在所述固定孔内。

2.根据权利要求1所述的热处理装置，其特征在于，所述第一加热腔室为立方体，所述固定孔为直孔，每组所述直孔之间相互平行，所述直孔贯穿所述第一加热腔室的两个相对侧壁，或只贯穿所述第一加热腔室的一个侧壁。

3.根据权利要求1所述的热处理装置，其特征在于，所述加热装置为功率可调的热辐射灯管。

4.根据权利要求3所述的热处理装置，其特征在于，还包括控制电路，所述控制电路用于控制所述热辐射灯管的功率。

5.根据权利要求3所述的热处理装置，其特征在于，还包括石英管，所述石英管的外壁与所述固定孔的外周密封连接，所述热辐射灯管设置于所述石英管内。

6.根据权利要求1所述的热处理装置，其特征在于，还包括上石英板和下石英板，所述下石英板位于所述下腔室和所述第二加热腔室之间，所述下腔室顶部设有第一开口，所述下石英板与所述第一开口密封连接，所述第二加热腔室底部设有第二开口，所述第二开口与所述下石英板密封连接；所述上石英板位于所述第二加热腔室和所述上腔室之间，所述第二加热腔室顶部设有第三开口，所述上石英板与所述第三开口密封连接，所述上腔室底部设有第四开口，所述第四开口与所述上石英板密封连接。

7.根据权利要求1所述的热处理装置，其特征在于，所述第二加热腔室设有载台，用于承载热处理对象。

8.根据权利要求1所述的热处理装置，其特征在于，还包括风冷组件，所述风冷组件连接于所述第一加热腔室的外壁，所述风冷组件设有进气口和多个出气孔，所述出气孔轴线与所述固定孔轴线平行。

9.根据权利要求1所述的热处理装置，其特征在于，还包括压力平衡管，所述压力平衡管连通于所述第一加热腔室和所述第二加热腔室的侧壁。

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