CN218329294U - 一种加热炉和半导体设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供了一种加热炉和半导体设备，所述加热炉包括：炉体、第一加热部和第二加热部，所述炉体内部设有反应腔，所述反应腔的至少一端设置开口，所述开口用于导入载板，所述第一加热部套设于所述炉体外侧，所述第二加热部设于所述炉体内侧；所述第二加热部包括多个独立工作的加热分部。在本实用新型中，通过第二加热部上设置的多个加热分部，分别独立工作，各个加热分部可以分别改善相应区域的温度，对炉体温场进行调控，改善温场不均的问题，使镀膜生成速率更均匀，使镀膜均匀性更好，提高镀膜颜色的一致性。

Description

一种加热炉和半导体设备

技术领域

本实用新型涉及光伏技术领域，具体涉及一种加热炉和半导体设备。

背景技术

现有的管式等离子增强化学气相沉积(Plasma Enhanced Chemical VaporDeposition，PECVD)设备，通常采用石英管作为沉积腔室，在石英管的外周设置加热电阻，对石英管进行加热。在工艺运行过程中，首先将一个可以放置多片硅片的载板冷态插进沉积腔室中，然后等待沉积腔室整体升温至工艺温度后开始沉积镀膜。

随着管式等离子增强化学气相沉积单管单批产能的逐渐提升，载板和沉积腔室的体积也越来越大，载板的不同区域与沉积腔室的间距不同，导致现有的加热方式，在载板的不同区域产生的温场不均匀。另外，在沉积的过程中，冷特气持续进入沉积腔室，载板的不同区域与沉积腔室的间距不同，导致冷特气带走的热量也不同，也会进一步导致载板的不同区域的温场差异变大。载板不同区域的温场不同，造成载板不同区域沉积速率不同，进而导致镀膜颜色不均匀。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种加热炉和半导体设备，以解决现有技术中存在的载板不同区域与反应腔之间的距离不同，以及冷特气持续进入反应腔带走反应腔内的热量，导致反应腔内温场不均的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型是这样实现的：

第一方面，本实用新型提供了一种加热炉，所述加热炉包括：炉体、第一加热部和第二加热部，所述炉体内部设有反应腔，所述反应腔的至少一端设置开口，所述开口用于导入载板，所述第一加热部套设于所述炉体外侧，所述第二加热部设于所述炉体内侧；所述第二加热部包括多个独立工作的加热分部。

可选地，所述第二加热部为多个，多个所述第二加热部沿所述炉体预设方向间隔设置。

可选地，所述第二加热部为两组，两组所述第二加热部沿所述炉体预设方向相对设置，其中，所述第二加热部为加热管或加热板。

可选地，所述载板为石墨舟、石英舟或金属舟。

可选地，所述炉体包括：圆环形炉体和盖体，所述圆环形炉体的至少一端设置开口，所述盖体可拆卸的连接于所述开口。

可选地，所述第一加热部包括多个加热管，多个所述加热管间隔套设于所述炉体外侧，相邻两个所述加热管之间存在预设间隔；所述加热分部与所述预设间隔对应设置。

可选地，沿所述炉体的预设方向，所述加热分部的长度与所述预设间隔长度相适配。

可选地，对应每个所述加热分部分别设置温度传感器，所述温度传感器用于监测所述反应腔内相应区域的温度。

可选地，所述加热分部设置于所述温度传感器与所述炉体之间，所述温度传感器朝远离所述炉体的一边设置。

第二方面，本实用新型提供了一种半导体热处理设备，所述半导体热处理设备包括第一方面所述的加热炉。

本实用新型公开了一种加热炉，所述加热炉包括：炉体、第一加热部和第二加热部，所述炉体内部设有反应腔，所述反应腔的至少一端设置开口，所述开口用于导入载板，所述第一加热部套设于所述炉体外侧，所述第二加热部设于所述炉体内侧；所述第二加热部包括多个独立工作的加热分部。在本实用新型中，通过第二加热部上设置的多个加热分部，分别独立工作，各个加热分部可以分别改善相应区域的温场，对炉体温场进行调控，改善温场不均的问题，使镀膜生成速率更均匀，使镀膜均匀性更好，提高镀膜颜色的一致性。

附图说明

图1表示本实用新型实施例中加热炉的结构示意图。

图2表示本实用新型实施例中第二加热部的结构示意图。

附图标记：

10：炉体；11：盖体；20：第一加热部；21：加热管；30：第二加热部；31：加热分部；40：载板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型固定的范围。

应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本实用新型的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。

参照图1，示出了本实用新型实施例中所述加热炉的结构示意图，参照图2，示出了本实用新型实施例中所述第二加热部的结构示意图。

如图1和图2所示，所述加热炉包括：炉体10、第一加热部20和第二加热部30，炉体10内部设有反应腔，所述反应腔的至少一端设置开口，所述开口用于导入载板40，第一加热部20套设于炉体10外侧，第二加热部设于炉体10内侧；第二加热部30包括多个独立工作的加热分部31。通过第二加热部30上设置的多个加热分部31，分别独立工作，各个加热分部31可以分别改善相应区域的温度，对炉体10温场进行调控，改善温场不均的问题，使镀膜生成速率更均匀，使镀膜均匀性更好，提高镀膜颜色的一致性。

在本实用新型实施例中，炉体10可以是柱状结构，在柱状结构内部设置空腔，空腔作为反应腔，反应腔设置一个开口，开口的大小与载板40的大小适配，用于将载板40导入空腔中。炉体10也可以为环形管，环形管的内部为反应腔，反应腔的大小与载板40的大小适配，环形管的一端或两端设置开口，载板40从所述开口进入反应腔中。在本实用新型中，对于炉体10的具体结构不做过多限制，在实际的应用中，由技术人员，根据实际的需求进行设置。

需要说明的是，炉体10可以为石英管，石英管是由二氧化硅制造的特种工业技术玻璃，是一种非常优良的基础材料。石英管化学性能方面，具有良好的耐高温、耐腐蚀性。石英管物理性能方面，具有热稳定性好、透光性能好、电绝缘性能好等特点。当然，炉体10也可以由其他材质构成，在本实用新型中，对于炉体10的具体材质，不做限制。

在本实用新型实施例中，第一加热部20可以为加热管、加热丝、加热板等。第一加热部20可以设置一个，也可以设置多个。在本实用新型实施例中，对于第一加热部20具体为何种类型的加热设施，以及，第一加热部20的具体设置数量，均不做限制，在实际的应用中，由技术人员根据需要进行设置。

其中，第二加热部30也可以为加热管、加热丝、加热板等。第二加热部30可以设置一个，也可以设置多个。在本实用新型实施例中，对于第二加热部30具体为何种类型的加热设施，以及，第二加热部30的具体设置数量，也不做限制，在实际的应用中，由技术人员根据需要进行设置。

在本实用新型实施例中，以炉体10为环形管，第一加热部20为加热管，加热管设置多根，第二加热部30为加热板，加热板设置两组为例进行说明。

其中，多根加热管套设在炉体10外侧，加热管的尺寸与炉体10的外径相适配，多根加热管间隔设置，多根加热管之间的间距可以相同，也可以不同。在设置方向上，加热管所在平面的方向可以与炉体10截面的方向相同，当然，加热管所在平面的方向也可以与炉体10截面的方向之间存在一定夹角。

其中，第二加热部30设置在炉体10的内部。在设置方向上，第二加热部30可以沿炉体的预设方向设置，例如，两组加热板均设置于炉体10的内部，沿与炉体轴向相同的方向，两组加热板相互间隔设置。第二加热部30也可以与第一加热部20之间形成预设的夹角进行设置。例如，第一加热部20所在平面的设置方向与炉体10截面的设置方向相同，第二加热部30可以垂直于第一加热部20的方向进行设置。在本实用新型实施例中，将第二加热部30设置于所述反应腔内部，即将第二加热部30设置于炉体10的内部。通过上述设置，可以使得第二加热部30与炉体10内石墨舟之间的距离更短，第二加热部30产生的热量可以更快的到达石墨舟局部区域，更快的改善石墨舟局部区域的温场，使得石墨舟各个区域的温场更均匀，镀膜生成速率更加一致。

需要说明的是，第二加热部30包括多个独立工作的加热分部31。多个加热分部31分别独立工作，可以根据炉体10内不同区域的温场，控制多个加热分部31独立工作，调控各加热分部31所在区域的温场。各加热分部31的温度可以相同，也可以不同。通过加热分部31对炉体10内的温场进行调控，改善炉体10内温场不均的问题。

其中，载板40用于承载硅片，载板40的大小与反应腔的大小适配。载板40可以由石墨材料制成，也可以由金属材料制成。在本实用新型实施例中，对于载板40的材质不做具体限制，在实际的应用中，由技术人员根据实际的使用工况进行选择。

在加热炉的工作过程中，将装有硅片的冷态载板40从开口装入反应腔中，封闭开口后，便可以对加热炉进行工艺升温。在工艺升温阶段，可以通过第二加热部30辅助第一加热部20加热，通过辐射迅速提高载板40和硅片的温度，缩短升温和恒温时间，提高生成效率。在膜层沉积阶段，第二加热部30上设置的多个加热分部31，通过多个加热分部31分别独立工作，根据炉体10内不同区域的温度，控制多个加热分部31的具体温度，对炉体10内温场进行调控，改善炉体10内温场不均的问题，使镀膜生成速率更均匀，使镀膜均匀性更好，提高镀膜颜色的一致性。

本实用新型公开了一种加热炉，所述加热炉包括炉体10、第一加热部20和第二加热部30，炉体10内部设有反应腔，所述反应腔的至少一端设置开口，所述开口用于导入载板40。第一加热部20套设于炉体10外侧，第二加热部30设于炉体10内侧；第二加热部30包括多个独立工作的加热分部31。在工艺升温阶段，可以通过第二加热部30辅助第一加热部20加热，通过辐射迅速提高载板40和硅片的温度，缩短升温和恒温时间，提高生成效率。在膜层沉积阶段，通过多个加热分部31分别独立工作，根据炉体10内不同区域的温度，控制加热分部31的具体温度，对炉体10内温场进行调控，改善炉体10内温场不均的问题，使镀膜生成速率更均匀，使镀膜均匀性更好，提高镀膜颜色的一致性。

另外，在一些可选地实施例中，如图1所示，第二加热部30为多个，多个第二加热部30沿炉体10预设方向间隔设置。

在本实用新型实施例中，沿炉体10的预设方向，间隔设置多个第二加热部30。例如，将第一加热部20套设于炉体10外侧，多个第二加热部30设于炉体10内侧。沿炉体的轴向方向，多个第二加热部30可以间隔设置于炉体10内侧。每个第二加热部30包括多个独立工作的加热分部31。

在本实用新型实施例中，沿炉体10的预设方向，间隔设置多个第二加热部30，每个第二加热部30中包括多个独立工作的加热分部31。通过将多个第二加热部30间隔分部于炉体10的预设方向，每个第二加热部30对炉体10内不同区域的温场进行调控，能够更好的改善炉体10内温场不均的问题，使得镀膜生长速率更均匀、一致，镀膜效果更好。

另外，在一些可选地实施例中，如图1所示，第二加热部30为两组，两组第二加热部30沿炉体10预设方向相对设置，其中，第二加热部30可以为加热管或加热板。

在本实用新型实施例中，将第二加热部30设置为两组，每组第二加热部30中均可以包括一个或多个加热管，也可以包括一个或多个加热板。沿炉体10的预设方向，两组第二加热部30相对设置。例如，当第一加热部20套设于炉体10外侧，第一加热部20所在平面的方向与炉体10的截面方向相同时，沿炉体的轴向方向，即垂直于第一加热部20所在平面方向，相对设置两组第二加热部30。

在本实用新型实施例中，将第二加热部30设置为加热管或加热板。加热管或加热板较为常见，便于采购，价格低廉，实用性更高。当然，第二加热部30也可以选用加热丝，对于第二加热部30具体选用何种类型的加热设施，在本实用新型实施例中，不做具体的限制，任何可以实现加热功能，且适用于本实用新型加热炉工况的加热设施均属于本实用新型保护的范围。在本实用新型实施例中，装有硅片的冷态载板40从开口导入反应腔中时，可以将载板40的一侧与其中一组第二加热部30相对，相应地，载板40的另一侧则与其中另一组第二加热部30相对。两组第二加热部30能够分别与载板40的两个侧壁相对设置，两组第二加热部30产生的热量可以更快的到达载板40局部区域，更快的改善载板40局部区域的温场，使得载板40各个区域的温场更均匀，镀膜生成速率更加一致，镀膜效果更好。

另外，在一些可选地实施例中，所述载板40可以为石墨舟、石英舟或金属舟。

在本实用新型实施例中，载板40可以为石墨舟、石英舟或金属舟。不同的使用工况，可以选择不同材质的载板40，作为载体运载硅片。对于载板40具体为何种类型的载体，本实用新型实施例不做具体限制。在实际的应用中，由技术人员根据实际的使用工况，选择石墨舟、石英舟或者金属舟作为载板40。

另外，在一些可选地实施例中，如图1所示，炉体10包括：圆环形炉体和盖体11，圆环形炉体的至少一端设置开口，盖体11可拆卸的连接于所述开口。

在本实用新型实施例中，炉体10包括圆环形炉体和盖体11。将炉体10设置为圆环形炉体，第一加热部20套设在圆环形炉体外，通过第一加热部20对圆环形炉体进行加热，圆环形炉体内受热相对比较均匀。

另外，在一些可选地实施例中，如图1所示，第一加热部20包括多个加热管21，多个加热管21间隔套设于炉体10外侧，相邻两个加热管21之间存在预设间隔；加热分部31与所述预设间隔对应设置。

在本实用新型实施例中，第一加热部20包括多个加热管21，多个加热管21单独工作，多个加热管21间隔套设于炉体10外侧，相邻两个加热管21之间存在预设间隔。第二加热部30包括的多个独立工作的加热分部31，加热分部31与所述预设间隔对应设置。即每两个相邻的加热管21之间的预设间隙中均设置至少一个加热分部31，通过单独工作的加热分部31改善每两个相邻加热管21之间的温场，使得炉体10内部的温差减小。

另外，在一些可选地实施例中，沿炉体10的预设方向，加热分部31的长度与所述预设间隔长度相适配。

在本实用新型实施例中，将加热分部31的长度设置为与预设间隔长度适配，使得加热分部31能够对相邻两个加热管21之间的区域进行较为均匀的加热，使得相邻两个加热管21之间的温场更为均匀。

另外，在一些可选地实施例中，对应每个加热分部31分别设置温度传感器，所述温度传感器用于监测所述反应腔内相应区域的温度。

需要说明的是，在本实用新型实施例中，所述温度传感器与温控系统电连接，所述温度传感器监测反应腔内相应区域的温度，所述温控系统获取所述温度传感器监测的温度。所述温控系统与每个加热分部31均电连接，所述温控系统统一对各个加热分部31进行调控。

在本实用新型实施例中，对应每个加热分部31分别设置温度传感器，通过温度传感器对反应腔内相应区域的温度进行监测，可以及时获取反应腔内不同区域的温度，获取反应腔内的温差信息，便于及时对反应腔内的温差进行调控，使得反应腔内的温场更均匀。

另外，在一些可选地实施例中，加热分部31设置于所述温度传感器与炉体10之间，所述温度传感器朝远离炉体10的一边设置。

在本实用新型实施例中，将加热分部31设置于所述温度传感器与炉体10之间，所述温度传感器朝远离炉体10的一边设置。也就是说，加热分部包括相对设置的第一侧和第二侧，加热分部31的第一侧为炉体10的内壁，加热分部31的第二侧为温度传感器。

在本实用新型实施例中，通过将温度传感器设置于远离炉体10的一边，使得温度传感器与载板40之间的距离更短，温度传感器监测的温度更接近于载板40外表面的温度，可以实现更为精准的温度调控。

需要说明的是，本实用新型实施例中所述的加热炉，可以在现有的管式等离子增强化学气相沉积设备的基础上，加装第二加热部30，对现有管式等离子增强化学气相沉积设备进行改造，改造过程简单，易于实现，实用性强。

本实用新型公开了一种加热炉，所述加热炉包括：炉体、第一加热部和第二加热部，所述炉体内部设有反应腔，所述反应腔的至少一端设置开口，所述开口用于导入载板，所述第一加热部套设于所述炉体外侧，所述第二加热部设于所述炉体内侧，所述第二加热部包括多个独立工作的加热分部。在工艺升温阶段，可以通过第二加热部辅助第一加热部加热，通过辐射迅速提高载板和硅片的温度，缩短升温和恒温时间，提高生成效率。在膜层沉积阶段，通过多个加热分部分别独立工作，根据炉体内不同区域的温度，控制加热分部的具体温度，对炉体内温场进行调控，改善炉体内温场不均的问题，使镀膜生成速率更均匀，使镀膜均匀性更好，提高镀膜颜色的一致性。

本实用新型实施例提供了一种半导体热处理设备，所述半导体热处理设备包括上述实施例中所述的加热炉。

需要说明的是，在本申请实施例中，所述半导体热处理设备包括的加热炉与上述实施例中的加热炉结构相同，其有益效果也类似，在此不做赘述。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

尽管已描述了本实用新型实施例的可选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括可选实施例以及落入本实用新型实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另一个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本实用新型所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的原理及实现方式，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种加热炉，其特征在于，所述加热炉包括：炉体、第一加热部和第二加热部，

所述炉体内部设有反应腔，所述反应腔的至少一端设置开口，所述开口用于导入载板，

所述第一加热部套设于所述炉体外侧，所述第二加热部设于所述炉体内侧；

所述第二加热部包括多个独立工作的加热分部。

2.根据权利要求1所述的加热炉，其特征在于，所述第二加热部为多个，多个所述第二加热部沿所述炉体预设方向间隔设置。

3.根据权利要求2所述的加热炉，其特征在于，所述第二加热部为两组，两组所述第二加热部沿所述炉体预设方向相对设置，其中，所述第二加热部为加热管或加热板。

4.根据权利要求1所述的加热炉，其特征在于，所述载板为石墨舟、石英舟或金属舟。

5.根据权利要求1所述的加热炉，其特征在于，所述炉体包括：圆环形炉体和盖体，所述圆环形炉体的至少一端设置开口，所述盖体可拆卸的连接于所述开口。

6.根据权利要求1所述的加热炉，其特征在于，所述第一加热部包括多个加热管，多个所述加热管间隔套设于所述炉体外侧，相邻两个所述加热管之间存在预设间隔；

所述加热分部与所述预设间隔对应设置。

7.根据权利要求6所述的加热炉，其特征在于，沿所述炉体的预设方向，所述加热分部的长度与所述预设间隔长度相适配。

8.根据权利要求1所述的加热炉，其特征在于，对应每个所述加热分部分别设置温度传感器，所述温度传感器用于监测所述反应腔内相应区域的温度。

9.根据权利要求8所述的加热炉，其特征在于，所述加热分部设置于所述温度传感器与所述炉体之间，

所述温度传感器朝远离所述炉体的一边设置。

10.一种半导体设备，其特征在于，所述半导体设备包括权利要求1-9中任一项所述的加热炉。

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