CN218812079U - 加热装置及镀膜反应腔 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种加热装置及镀膜反应腔，涉及真空镀膜技术领域。该加热装置包括加热板和中心轴，加热板内设多个加热区，每个加热区均设置有多根加热丝，沿加热丝的长度方向，加热丝的中间为发热部，发热部的两侧均为连接部，连接部不发热；多根加热丝自加热板的外周向中心依次设置，且连接部靠近加热板的中心布置。中心轴设于加热板的中心，多个加热区相对中心轴中心对称设置，中心轴内设中空腔体，连接部经中空腔体伸出与外部电连接。本实用新型提供的加热装置，不仅增加了传热效率和加热板表面温度的均匀性，降低了能耗；而且延长了加热丝的使用寿命，降低了生产成本。

Description

加热装置及镀膜反应腔

技术领域

本实用新型涉及真空镀膜技术领域，尤其涉及一种加热装置及镀膜反应腔。

背景技术

随着对产能提出越来越高的要求，一次性加热硅片的数量就越多，加热器的尺寸也就越来越大。加热器尺寸越大，加热器边缘部分相对于中心部分会有更多的热能损失，加热器表面的温度均匀性就越难保证，从而会影响硅片表面沉膜的质量。同时加热器尺寸的增大，对加热器内加热丝的功率要求也越高，因此同尺寸条件下提高加热器传热效率，对降低能耗、增加加热丝使用寿命也显得尤为重要。

在PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，等离子体增强化学的气相沉积法)设备中需要使用三氟化氮对反应腔体进行清洗，当温度超过350℃时，三氟化氮气体会缓慢分解，分解时产生的强氧化性氟会造成加热丝的腐蚀，严重影响加热器使用寿命，增加生产成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种加热装置及镀膜反应腔，该加热装置不仅能提高加热装置表面温度的均匀性和传热效率，而且能延长加热丝的使用寿命，降低生产成本。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

加热装置，包括：

加热板，所述加热板内设多个加热区，每个所述加热区均设置有多根加热丝，沿所述加热丝长度方向，所述加热丝的中间为发热部，所述发热部的两侧均为连接部，所述连接部不发热；多根所述加热丝自所述加热板的外周向中心依次设置，且所述连接部靠近所述加热板的中心布置；

中心轴，设于所述加热板的中心，多个所述加热区相对所述中心轴中心对称设置，所述中心轴内设中空腔体，所述连接部经所述中空腔体伸出与外部电连接。

作为加热装置的一个可选方案，所述加热板包括铝板和铝条，所述铝板上开设有第一弧形槽，所述铝条上开设有第二弧形槽，所述第一弧形槽和所述第二弧形槽配合用于放置所述加热丝，所述铝条焊接于所述铝板上。

作为加热装置的一个可选方案，所述加热丝包括金属管、发热丝和位于所述金属管和所述发热丝之间的绝缘材料，位于所述发热部的所述发热丝的直径小于位于所述连接部的所述发热丝的直径。

作为加热装置的一个可选方案，所述发热丝为镍铬丝。

作为加热装置的一个可选方案，位于所述发热部的所述发热丝设置为螺旋状。

作为加热装置的一个可选方案，每个所述加热区内，靠近所述加热板的外周的所述加热丝的所述发热部沿所述加热板的边缘分布，且位于所述加热板的四个角的所述发热部弯折成多个弧形结构。

作为加热装置的一个可选方案，每个所述加热区内，靠近所述加热板的中心的所述加热丝的所述发热部呈蛇形分布。

作为加热装置的一个可选方案，所述加热区设置有两个，两个所述加热区沿所述中心轴对称设置；每个所述加热区内设置有两根所述加热丝。

作为加热装置的一个可选方案，每根所述加热丝独立控温。

镀膜反应腔，包括腔体和如以上任一方案所述的加热装置，所述加热装置设于所述腔体内，且通过所述中心轴伸出所述腔体，所述中心轴与所述腔体密封连接。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的加热装置，包括加热板和设置于加热板中心的中心轴，加热板内设有多个加热区，以提高传热效率。每个加热区均设置有多根加热丝，沿加热丝的长度方向，加热丝的中间为发热部，发热部的两侧均设置为不发热的连接部，多根加热丝自加热板的外周向中心依次设置，且不发热的连接部靠近加热板的中心布置，避免加热板的中心温度过高，使得加热板的表面温度更均匀，降低能耗。将多个加热区相对中心轴对称设置，每个加热区的每根加热丝的连接部均通过中心轴伸出与外部电连接，使得加热丝通电加热。将加热丝设置于加热板内，且连接部通过中心轴伸出镀膜反应腔的腔体实现电连接，使得加热丝与镀膜反应腔的腔体内的介质完全隔离，避免镀膜反应腔的腔体内的介质腐蚀加热丝，从而延长了加热装置的使用寿命。本实用新型提供的加热装置，不仅增加了传热效率和加热板表面温度的均匀性，降低了能耗；而且延长了加热丝的使用寿命，降低了生产成本。

本实用新型提供的镀膜反应腔，应用上述的加热装置，设置于腔体内的加热装置表面的温度更均匀，保证了硅片表面的沉膜质量，延长了加热装置的使用寿命，降低了生产成本，提高了产能。

附图说明

图1是本实用新型具体实施方式提供的加热装置的剖视图；

图2是本实用新型具体实施方式提供的加热板内部加热丝的布置图；

图3是本实用新型具体实施方式提供的加热丝安装结构的剖视图；

图4是本实用新型具体实施方式提供的镀膜反应腔的结构示意图；

图5是图4中A-A向剖视图。

图中：

100、腔体；200、波纹管；300、法兰盘；

1、加热板；2、加热丝；3、中心轴；

11、铝板；12、铝条；21、发热部；22、连接部；31、中空腔体；

111、第一弧形槽；121、第二弧形槽。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

如图1和图2所示，本实施例提供了一种加热装置，加热装置包括加热板1和中心轴3，加热板1内设多个加热区，每个加热区均设置有多根加热丝2，沿加热丝2的长度方向，加热丝2的中间为发热部21，发热部21的两侧均为连接部22，连接部22不发热；多根加热丝2自加热板1的外周向中心依次设置，且连接部22靠近加热板1的中心布置。中心轴3设于加热板1的中心，多个加热区相对中心轴3中心对称设置，中心轴3内设中空腔体31，连接部22经中空腔体31伸出与外部电连接。

加热板1的中心设置有连通孔，中心轴3的一端与连通孔通过卡接或焊接等方式连接，中心轴3由铝制成。

本实施例提供的加热装置，包括加热板1和设置于加热板1中心的中心轴3，加热板1内设有多个加热区，以提高传热效率。每个加热区均设置有多根加热丝2，沿加热丝2的长度方向，加热丝2的中间为发热部21，发热部21的两侧均设置为不发热的连接部22，多根加热丝2自加热板1的外周向中心依次设置，且不发热的连接部22靠近加热板1的中心布置，避免加热板1的中心温度过高，使得加热板1的表面温度更均匀，降低能耗。将多个加热区相对中心轴3对称设置，每个加热区的每根加热丝2的连接部22均通过中心轴3伸出与外部电连接，使得加热丝2通电加热。将加热丝2设置于加热板1内，且连接部22通过中心轴3伸出镀膜反应腔的腔体100实现电连接，加热丝2与镀膜反应腔的腔体100内的介质完全隔离，避免镀膜反应腔的腔体100内的介质腐蚀加热丝2，从而延长加热装置的使用寿命。本实施例提供的加热装置，不仅增加了传热效率和加热板1表面温度的均匀性，降低了能耗；而且延长了加热丝2的使用寿命，增加了生产成本。

作为加热装置的一个可选方案，加热丝2包括金属管、发热丝和位于金属管和发热丝之间的绝缘材料，位于发热部21的发热丝的直径小于位于连接部22的发热丝的直径。由于电阻越大，发热丝产生的热量越多，为了实现连接部22的发热丝不发热，将连接部22的发热丝的直径设置为大于位于发热部21的发热丝的直径。

在本实施例中，无缝管的直径为8mm～12mm，位于发热部21的发热丝的直径为1.2mm～1.6mm，具体可根据加热装置的加热功率设定。绝缘材料为氧化镁。

可选地，发热丝为镍铬丝。位于连接部22的较大直径的镍铬丝电阻比位于发热部21的镍铬丝小很多，发热量低，默认不发热。

当然，在其他实施例中，也可以将连接部22的发热丝设置为由其他电阻更小的金属丝。

为了提高加热板1的加热功率，位于发热部21的发热丝设置为螺旋状。将发热部21的发热丝设置为螺旋状，通过增加发热部21的发热丝的长度增加加热板1的加热功率。

如图3所示，作为加热装置的一个可选方案，加热板1为铝板11，铝板11上开设有第一弧形槽111，铝条12上开设有第二弧形槽121，第一弧形槽111和第二弧形槽121配合用于放置加热丝2，铝条12焊接于铝板11上。在铝板11上开槽，加热丝2埋入槽内，再用铝条12填充焊接，增加了加热丝2与加热板1的接触面积，传热效率更高。

铝板11由铝合金制成，铝合金既能耐腐蚀又有很好的导热性。在加热板1的表面镀耐腐蚀阳极氧化膜，耐腐蚀性更好。将加热丝2与镀膜反应腔的腔体100内的介质隔离，保护发热丝不被腐蚀，提高加热装置的使用寿命，加热丝2与铝板11的接触面积大，将传热方式从传统的热辐射改为热接触，增加传热效率。

当然，在其他实施例中，也可以将加热板1设置为两块板，将加热丝2设置于两块板之间，然后再将两块板焊接密封。

为了适应越来越大的加热板1的尺寸，提高大尺寸的加热装置的传热效率，以及表面温度的均匀性。

如图1所示，作为加热装置的一个可选方案，每个加热区内，靠近加热板1的外周的加热丝2的发热部21沿加热板1的边缘分布，且位于加热板1的四个角的发热部21弯折成多个弧形结构。由于加热板1边缘的散热较快，在每个加热区内，将位于最边缘的加热丝2的发热部21沿着加热板1的边缘布置。

在布置位于最边缘的加热丝2时，位于发热部21一侧的连接部22自中心轴3向靠近加热板1的边缘的部分延伸，然后沿着加热板1的边缘再回到相对中心轴3对称的另一端，另一侧的连接部22再伸入中心轴3。

在本实施例中，加热板1为矩形板，在矩形的加热板1的四个角位置的发热部21均弯折成多个弧形结构，以增加四个角位置的发热丝的长度，从而增加发热量。

作为加热装置的一个可选方案，每个加热区内，靠近加热板1的中心的加热丝2的发热部21呈蛇形分布。将靠近加热板1的中心设置的加热丝2的发热部21呈蛇形分布，以使得加热板1的温度均匀性。

在布置位于靠近加热板1的中心的加热丝2时，位于发热部21一侧的连接部22自中心轴3向远离中心轴3的方向延伸，然后发热部21呈蛇形布置，最后位于另一侧的连接部22再伸入中心轴3。

在本实施例中，每个加热区内的多根加热丝2的弯曲排布和连接部22的长度，利用Fluent或Ansys等模拟软件模拟获得。

加热区的数量可根据加热板1的尺寸设置，若加热板1的尺寸较大，则加热区的数量设置的较多；若加热板1的尺寸较小，则加热区的数量设置的较少。

在本实施例中，加热区设置有两个，两个加热区沿中心轴3对称设置；每个加热区内设置有两根加热丝2。将加热板1分为左右两部分或上下两部分，每部分各设置为一个加热区。加热区内的一根加热丝2的发热部21沿该加热区的边缘设置，发热部21的两侧的连接部22伸出中心轴3。另一根加热丝2的发热部21在沿边缘设置的加热丝2的内部呈蛇形分布。

作为加热装置的一个可选方案，每根加热丝2独立控温。通过单独调节不同加热丝2的温度，更便于控制加热板1的表面温度，使得较大尺寸的加热板1的加热温度更均匀。

如图4和图5所示，本实施例还提供了镀膜反应腔，包括腔体100和上述的加热装置，加热装置设于腔体100内，且中心轴3伸出腔体100，中心轴3与腔体100密封连接。在腔体100的一侧设置有通孔，中心轴3自通孔伸出腔体100，中心轴3外套设有波纹管200，波纹管200的两端设置有法兰盘300，其中一端的法兰盘300与腔体100固定连接，另一端的法兰盘300与中心轴3远离加热板1的一端固定连接。

本实施例提供的镀膜反应腔为PECVD反应腔，应用上述的加热装置，位于腔体100内的加热装置表面的温度更均匀，保证了硅片表面的沉膜质量，延长了加热装置的使用寿命，降低了生产成本，提高了产能。

以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.加热装置，其特征在于，包括：

加热板(1)，所述加热板(1)内设多个加热区，每个所述加热区均设置有多根加热丝(2)，沿所述加热丝(2)长度方向，所述加热丝(2)的中间为发热部(21)，所述发热部(21)的两侧均为连接部(22)，所述连接部(22)不发热；多根所述加热丝(2)自所述加热板(1)的外周向中心依次设置，且所述连接部(22)靠近所述加热板(1)的中心布置；

中心轴(3)，设于所述加热板(1)的中心，多个所述加热区相对所述中心轴(3)中心对称设置，所述中心轴(3)内设中空腔体(31)，所述连接部(22)经所述中空腔体(31)伸出与外部电连接。

2.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述加热板(1)包括铝板(11)和铝条(12)，所述铝板(11)上开设有第一弧形槽(111)，所述铝条(12)上开设有第二弧形槽(121)，所述第一弧形槽(111)和所述第二弧形槽(121)配合用于放置所述加热丝(2)，所述铝条(12)焊接于所述铝板(11)上。

3.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述加热丝(2)包括金属管、发热丝和位于所述金属管和所述发热丝之间的绝缘材料，位于所述发热部(21)的所述发热丝的直径小于位于所述连接部(22)的所述发热丝的直径。

4.根据权利要求3所述的加热装置，其特征在于，所述发热丝为镍铬丝。

5.根据权利要求3所述的加热装置，其特征在于，位于所述发热部(21)的所述发热丝设置为螺旋状。

6.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，每个所述加热区内，靠近所述加热板(1)的外周的所述加热丝(2)的所述发热部(21)沿所述加热板(1)的边缘分布，且位于所述加热板(1)的四个角的所述发热部(21)弯折成多个弧形结构。

7.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，每个所述加热区内，靠近所述加热板(1)的中心的所述加热丝(2)的所述发热部(21)呈蛇形分布。

8.根据权利要求1-7任一项所述的加热装置，其特征在于，所述加热区设置有两个，两个所述加热区沿所述中心轴(3)对称设置；每个所述加热区内设置有两根所述加热丝(2)。

9.根据权利要求1-7任一项所述的加热装置，其特征在于，每根所述加热丝(2)独立控温。

10.镀膜反应腔，其特征在于，包括腔体(100)和如权利要求1-9任一项所述的加热装置，所述加热装置设于所述腔体(100)内，且所述中心轴(3)伸出所述腔体(100)，所述中心轴(3)与所述腔体(100)密封连接。

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