CN220672513U - 热处理设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种热处理设备，其包括：工艺管，在工艺管的内周面形成有轴向延伸的凹槽；测温部件，具有位于凹槽中的第一管段；夹持部件，设置于凹槽中，且具有夹持状态和非夹持状态，在夹持状态，夹持部件的一端与驱动组件抵接，驱动组件用于驱动夹持部件运动以夹持固定第一区段，从而能够实现从工艺管内部对测温部件进行固定，进而保证测温点位不会偏离预设的位置，并能够避免测温部件与工艺管内部结构发生碰撞；在非夹持状态，夹持部件的一端与驱动组件分离，夹持部件解除对第一区段的夹持，从而便于对测温部件进行拆除。

Description

热处理设备

技术领域

本实用新型涉及半导体制造领域，具体地，涉及一种热处理设备。

背景技术

半导体热处理设备是集成电路制造的重要工艺设备，适用于执行各种氧化、退火和薄膜生长等热处理工艺。而温度条件是保证热处理工艺效果以及精度的关键要素，因此，往往需要在反应腔室内部设置热偶，以检测反应腔室内部温度变化，并反馈给加热器，从而实现精确控温。

而且，为了进行精确检测保证各温区的温度均匀性，通常在反应腔室内部设置一根从反应腔室底部延伸至顶部的热偶，从而检测反应腔室的从下至上各个温区的温度，因此，热偶的长度通常反应腔室内部空间的高度相当，通常会超过1500mm。热偶通常由反应腔室底部的安装孔伸入，沿反应腔室壁延伸，且热偶的末端与安装孔固定连接。

而为了提高测温准确性与反应速率，热偶需要尽可能地靠近承载晶片的晶舟。但由于热偶长度较长，因此在热偶的底端发生小幅度活动时，热偶的顶端则会发生较大幅度的活动，造成多个测温点位偏离预设的测温点位，进而影响测温精度，而且也可能导致热偶与晶舟或腔室内壁发生碰撞，进而导致热偶损坏，并可能造成热偶表面材料脱落而污染反应腔室，甚至可能会导致工艺失败。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的热偶的在反应腔室内部的部分容易偏离指定位置的技术问题，提出了一种热处理设备。

为实现本实用新型的目的而提供一种热处理设备，其包括：

工艺管，在所述工艺管的内周面有沿所述工艺管轴线方向延伸的凹槽；

测温部件，包括第一区段，所述第一区段位于所述凹槽中；

夹持部件，设置于所述凹槽中，且具有夹持状态和非夹持状态，在所述夹持状态，所述夹持部件的一端与驱动组件抵接，所述驱动组件用于驱动所述夹持部件运动以夹持固定所述第一区段；在所述非夹持状态，所述夹持部件的一端与所述驱动组件分离，所述夹持部件解除对所述第一区段的夹持。

可选的，所述夹持部件包括多个夹持块；

所述凹槽侧壁中设置有与所述夹持块对应设置的安装通道；所述凹槽表面上开设有与所述安装通道连通的第一通孔；

所述夹持块包括连接的第一端部和第二端部；所述第一端部穿设在对应的所述第一通孔中；

所述驱动组件设置于所述安装通道中且能够沿所述安装通道移动；所述驱动组件能够驱动所述第一端部由所述第一通孔伸出，直至所述第二端部与所述测温部件周面相抵，以到达所述夹持状态；

在所述非夹持状态，所述第一端部与所述驱动组件分离，所述第二端部解除对所述第一区段的夹持。

可选的，所述热处理设备还包括弹性组件；所述弹性组件位于所述夹持块与所述凹槽侧壁之间；在所述夹持状态,所述弹性组件处于弹性形变状态；所述非夹持状态，在所述弹性组件恢复弹性形变的弹性力的作用下，所述第二端部解除对所述第一区段的夹持。

可选的，所述安装通道沿所述工艺管轴线方向延伸；

所述驱动组件包括驱动杆，所述驱动杆能够在所述安装通道内部滑动；所述驱动杆的靠近所述第一端部设置有相对于所述第一通孔倾斜的第一斜面，在所述夹持状态下，所述第一斜面与所述第一端部相抵接。

可选的，所述第二端部具有相对的第一表面和第二表面；在夹持状态下，所述第一表面与所述测温部件抵接；所述弹性组件的两端分别与所述第二表面和所述凹槽侧壁连接；所述弹性组件被配置为在所述夹持块处于所述夹持状态时为拉伸状态。

可选的，所述弹性组件还包括两个外螺纹盘；两个所述外螺纹盘分别套设在所述弹性组件的两端并固定连接；

所述第二表面上开设有第一螺纹孔；所述凹槽侧壁上开设有第二螺纹孔，且所述第二螺纹孔与所述第一螺纹孔相对设置；

两个所述外螺纹盘分别与所述第一螺纹孔和所述第二螺纹孔配合连接。

可选的，所述驱动组件还包括螺纹板；所述驱动杆包括第一子驱动杆和第二子驱动杆；

所述第一斜面形成在所述第一子驱动杆的一端，所述第一子驱动杆的另一端与所述第二子驱动杆的上端部相抵；

所述第二子驱动杆的外周面设置有第一螺纹结构；

所述螺纹板设置在所述安装通道的靠近所述第二子驱动杆的下端；所述螺纹板上开设有第二通孔，所述第二子驱动杆的下端从所述第二通孔伸出；

所述第二通孔的内周面上设置有第二螺纹结构；所述第二螺纹结构与所述第一螺纹结构相配合。

可选的，所述第一端部与所述驱动杆相对的表面为球形面。

可选的，所述第二端部开设有夹持槽，所述夹持槽内周面能够与所述第一区段的外周面相配合。

可选的，所述第二子驱动杆的靠近所述第一子驱动杆的表面为球形面。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供的热处理设备，通过在工艺管内周面上形成沿工艺管轴线方向延伸的凹槽，能够容纳较长的测温部件，以将测温部件的位置限制在凹槽区域中；该热处理设备还包括夹持部件和驱动组件，其中，在夹持部件处于夹持状态时，夹持部件的一端与驱动组件抵接，以驱动夹持部件夹持固定第一区段；从而保证测温点位不会偏离预设的位置，进而保证测温精度；并且能够避免测温部件与工艺管内部结构发生碰撞，杜绝了测温部件因碰撞而破损的风险，从而能够避免工艺环境被测温部件表面材料碎片污染。并且，在夹持部件处于非夹持状态时，夹持部件的一端与驱动组件分离，夹持部件解除对第一区段的夹持，从而便于操作人员将测温部件拆除。

附图说明

图1为现有的一种热处理设备的结构简图；

图2为现有的热偶安装组件的结构示意图；

图3为本实施例提供的热处理设备的一种结构简图；

图4为本实施例提供的热处理设备的一种局部视图；

图5为本实施例提供的热处理设备的另一种局部视图；

图6为本实施例提供的热处理设备的夹持部件处于非夹持状态时的结构简图；

图7为本实施例提供的热处理设备的夹持部件处于夹持状态时的结构简图；

图8为本实施例提供的夹持块的立体视图；

图9为本实施例提供的弹性组件的结构图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图来对本实用新型提供的热处理设备进行详细描述。

如图1所示，现有的热处理设备通常包括外管01、内管02、底座03、加热器04、石英舟05、热偶06以及热偶安装组件07。具体的，外管01套设在内管02外；底座03为中空结构，其设置在内管02下方且内管02固定在底座03上；外管01依靠自身重力压设在底座03上，以2底座03共同构成一反应腔室；加热器04在围绕外管01的外周设置，用于对外管01以及外管01内部构造进行加热，以对在反应腔室中的载有晶片的石英舟05进行热处理。热偶06用于测反应腔室量温度，并将温度信号转换成热电动势信号；如图1所示，热偶06大体上呈“L”形状，其包括一段竖直部分和一段水平部分，其中，热偶06的竖直部分设置在反应腔室内的侧壁处且由反应腔室底部延伸至顶部，以检测反应腔室的从下至上的各个温区的温度；热偶06的水平部分与竖直部分的底端连接，并从开设在底座03侧壁上的安装通孔伸出至反应腔室外部；热偶安装组件07设置在安装通孔处，用以固定热偶06的水平部分。

如图2所示，热偶安装组件07通常包括：热偶螺栓接管071、O型密封圈072、密封圈压环073、热偶螺母套管074。具体的，热偶螺栓接管071的第一端穿设于安装通孔中且采用焊接的方式与安装通孔密封连接，固定热偶06的水平部分穿设于热偶螺栓接管071内部，以利用热偶螺栓接管071承载整条热偶06；固定热偶06的水平部分由热偶螺栓接管071的第二端引出，以能够与外部信号接收装置连接。热偶螺母套管074套设在热偶螺栓接管071的第二端，且与热偶螺栓接管071螺纹配合；O型密封圈072嵌于热偶螺栓接管071第二端处的密封圈槽中；密封圈压环073套设在热偶06的水平部分的外周上且位于热偶螺栓接管071与热偶螺母套管074的连接处。这样，在热偶螺母套管074与热偶螺栓接管071拧紧时，密封圈压环073和O型密封圈072挤压会收到横向挤压，进而发生形变，从而能够对热偶螺栓接管071和热偶螺母套管074与热偶06之间的缝隙进行密封。

为了便于装配，热偶螺栓接管071内周直径通常略大于热偶06的水平部分的外径，因此，热偶06的水平部分在热偶螺栓接管071内部有一定活动余量，进而，由于热偶06的竖直部分连接在水平部分的一端，因此在热偶06的竖直部分的重力作用下，热偶06的水平部分会发生倾斜，导致热偶06的水平部分的靠近竖直部分的一端低于远离竖直部分的另一端，进而导致热偶06的竖直部分会朝向石英舟05倾斜，而且由于热偶06的竖直部分较长，因此热偶06的竖直部分的倾斜幅度也较大，进而导致热偶06的竖直部分可能会与石英舟05发生干涉，甚至热偶06会因与石英舟05发生碰撞而碎裂，而且碎片会污染工艺环境而导致工艺失败。

而且，如图2所示，热偶安装组件07中通常没有限制热偶06的水平部分转动的装置，因此在收到外部作用力或者密封圈压环073、O型密封圈072内应力释放的干扰下，热偶06的水平部分可能会绕自身轴线偏转，进而导致热偶06的竖直部分朝向其两侧的工艺管侧壁倾斜，进而热偶06会因与工艺管侧壁发生碰撞而造成表面材料剥落，而且材料碎片会污染工艺环境，甚至会导致工艺失败。

而且，热偶06的竖直部分上具有多个测温点位，多个测温点位分别用于检测工艺管的从下至上的多个温区的温度，因此多个测温点位需要处于指定位置。因此，热偶06的竖直部分发生倾斜会导致多个测温点位偏离指定位置，进而影响测温精度，导致工艺质量降低。

请参考图3，为了解决上述技术问题，本实施例提供一种热处理设备，其包括工艺管、测温部件1、夹持部件2和驱动组件。

其中，测温部件1例如为热偶，其具有沿工艺管轴线方向延伸的第一区段，和相对于第一区段弯折的第二区段。工艺管的内周面上形成有与测温部件1同向延伸的凹槽；测温部件1的第一区段位于凹槽中；第二区段穿设于工艺管的侧壁中，且第二区段的一端延伸至工艺管之外，以与外部信号接收装置连接。

夹持部件2设置于凹槽中，其具有夹持状态和非夹持状态具体的，在夹持部件2处于夹持状态时，夹持部件2的一端与驱动组件抵接，驱动组件用于驱动夹持部件2运动以夹持固定第一区段，这样，第一区段的底端处和夹持部件2对应处均被固定，即第一区段能够受到两处固定，以保证第一区段被稳定地固定在指定的位置，从而保证造成测温部件1上的测温点位不会偏离预设的位置，进而保证测温精度，而且能够避免测温部件1与工艺管内壁或工艺管内的石英舟发生碰撞，从而避免污染工艺环境，保证工艺正常进行。在夹持部件2处于非夹持状态时，所夹持部件的一端与驱动组件分离，且夹持部件2解除对第一区段的夹持，以便于操作人员对测温部件1进行拆装。

在热处理工艺中，晶片的温度是最关键的工艺参数，相应的，热偶主要用于监测晶片附近的环境温度，以根据检测到的温度值调整加热器温度。因此，热偶的测温点位距离承载晶圆的石英舟越近，检测到的温度值也就越接近晶片的实际温度，调温精度也就越高。而本实施例提供的上述热处理设备能够稳定地固定热偶，因此热偶能够尽可能地靠近石英舟设置而不会与石英舟发生碰撞，从而能够尽可能地提高调温精度，提高工艺质量。

在一些实施例中，夹持部件2包括多个夹持块21；一些具体的实施例中，如图4所示，夹持块21数量为两个且两个夹持块21相对设置在测温部件1的两侧，相应的，安装通道4数量为两条。凹槽侧壁中开设有与多个夹持块21一一对应设置的安装通道4；如图5所示，凹槽表面上开设有与安装通道4连通的第一通孔41。每个夹持块均包括相连接的第二端部212和第一端部211；每个第二端部212均用于与测温部件周面相抵；每个第一端部211均穿设在对应的第一通孔41中，第一通孔41朝向测温部件1周面设置，以使夹持块21均能够朝向测温部件1伸出。第二端部212第一端部211第二端部212驱动组件设置于安装通道4中且能够沿安装通道4移动；驱动组件能够驱动夹持块21由第一通孔41伸出，直至第二端部212与测温部件1周面相抵，以到达夹持状态。在非夹持状态，第一端部211与驱动组件分离，第二端部212解除对第一区段的夹持。需要说明的是，本实施例中的“夹持状态”是指第二端部212与测温部件周面相抵的状态，而“非夹持状态”则包括第二端部212不与测温部件周面接触的所有状态。

在一些实施例中，热处理设备还包括弹性组件，弹性组件位于第二端部212与凹槽侧壁之间，且分别与第二端部212和凹槽侧壁连接。具体的，在夹持状态,弹性组件处于弹性形变状态；非夹持状态，在弹性组件恢复弹性形变的弹性力的作用下，驱动第一端部211回缩对应的第一通孔41，进而带动对应的第二端部212沿第一通孔41轴线方向回缩，从而第二端部解除对第一区段的夹持。在一些实施例中，如图6和图7所示，安装通道4沿工艺管轴线方向延伸，相应的，第一通孔41位于安装通道4的周侧。驱动组件包括驱动杆3，驱动杆3能够在安装通道4内部滑动。驱动杆3的靠近第一端部211的一端设置有朝向于第一通孔41倾斜的第一斜面，第一斜面用于在处于驱动状态时与第二端部212相抵，以在驱动杆3向上滑动时，第一斜面能够向夹持块21施加斜向上的推力，从而将夹持块21从第一通孔41推出。进一步地，在一些优选的实施例中，如图8所示，第一端部211表面为球形面，以在驱动杆3推动夹持块21的过程中减少摩擦。

在一些实施例中，如图4所示，弹性组件5包括弹簧51。而且，第二端部212具有相对的第一表面和第二表面212A，第一表面朝向测温部件设置；第二表面212A朝向凹槽侧壁设置，第二表面212A即为上述第二端部212的相对于第一端部211外周凸出的部分的与凹槽侧壁正对的表面，且弹簧51的两端分别与第二表面212A和凹槽侧壁连接；弹簧51被配置为在夹持块21处于夹持状态时为拉伸状态，以利用弹性组件5收缩而向夹持块21施加弹性力；这样，在驱动杆3下降时，第一斜面也会随之下降，进而夹持块21的第一端部211会在弹性力驱动下由第一通孔41收缩回安装通道4，从而到达非夹持状态。

在一些具体的实施例中，如图8所示，第二端部212和第一端部211均大体上呈长条状；而第二端部212的两侧相对于第一端部211外表面突出，以与第一端部211构成大体呈“T”形的夹持块。

在一些实施例中，如图9所示，弹性组件5还包括两个外螺纹盘52；两个外螺纹盘52分别套设在弹簧51两端并固定连接；具体的，外螺纹盘52与弹簧51可以采用焊接方式连接固定。第二表面212A上开设有第一螺纹孔214；凹槽侧壁上开设有第二螺纹孔42，且第二螺纹孔42与第一螺纹孔214相对设置；而且外螺纹盘52的外周面上具有螺纹结构，两个外螺纹盘52分别与第一螺纹孔214和第二螺纹孔42配合连接。

在一些优选的实施例中，如图6和图7所示，驱动杆3包括第一子驱动杆31和第二子驱动杆32；驱动组件还包括螺纹板33。其中，第一子驱动杆31的一端形成有上述第一斜面，第一子驱动杆31的另一端与第二子驱动杆32的端部相抵。螺纹板33设置在安装通道4的靠近第二子驱动杆32的一端；螺纹板33上开设有第二通孔，第二子驱动杆32的端部从第二通孔伸出。第二子驱动杆32的外周面设置有第一螺纹结构；第二通孔的内周面上设置有第二螺纹结构；第一螺纹结构与第二螺纹结构相配合，以能够通过旋动第二子驱动杆32来驱动第二子驱动杆32进行升降，进而推动第一子驱动杆31升降，而且螺纹结构也可以起到对第二子驱动杆32固定的功能，从而无需另外设置固定驱动杆的装置。

进一步地，在一些优选的实施例中，如图7所示，第二子驱动杆32的靠近与第一子驱动杆31的一端表面为球形面。

在一些实施例中，如图8所示，第二端部212开设有夹持槽213，夹持槽213内周面能够与第一区段的外周面相配合，以在对测温部件1进行夹持时。具体的，夹持槽213的内周面例如呈弧形，以能够与测温部件1的第一部分的圆柱状外周面相配合。

以上，本实施例提供的热处理设备，通过在工艺管内部设置夹持部件，以能够夹持固定测温部件，从而保证测温点位不会偏离预设的位置，进而保证测温精度，并且能够避免测温部件因与其它部件碰撞而损坏。而且，夹持部件能够在驱动组件和弹性组件的驱动下在非夹持状态和夹持状态之间切换，从而既能够实现对测温部件固定，又能够便于对测温部件进行拆装。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种热处理设备，其特征在于，包括：

工艺管，在所述工艺管的内周面有沿所述工艺管轴线方向延伸的凹槽；

测温部件，包括第一区段，所述第一区段位于所述凹槽中；

夹持部件，设置于所述凹槽中，且具有夹持状态和非夹持状态，在所述夹持状态，所述夹持部件的一端与驱动组件抵接，所述驱动组件用于驱动所述夹持部件运动以夹持固定所述第一区段；在所述非夹持状态，所述夹持部件的一端与所述驱动组件分离，所述夹持部件解除对所述第一区段的夹持。

2.根据权利要求1所述的热处理设备，其特征在于，所述夹持部件包括多个夹持块；

所述凹槽侧壁中设置有与所述夹持块对应设置的安装通道；所述凹槽表面上开设有与所述安装通道连通的第一通孔；

所述夹持块包括连接的第一端部和第二端部；所述第一端部穿设在对应的所述第一通孔中；

所述驱动组件设置于所述安装通道中且能够沿所述安装通道移动；所述驱动组件能够驱动所述第一端部由所述第一通孔伸出，直至所述第二端部与所述测温部件周面相抵，以到达所述夹持状态；

在所述非夹持状态，所述第一端部与所述驱动组件分离，所述第二端部解除对所述第一区段的夹持。

3.根据权利要求2所述的热处理设备，其特征在于，所述热处理设备还包括弹性组件；所述弹性组件位于所述夹持块与所述凹槽侧壁之间；在所述夹持状态,所述弹性组件处于弹性形变状态；所述非夹持状态，在所述弹性组件恢复弹性形变的弹性力的作用下，所述第二端部解除对所述第一区段的夹持。

4.根据权利要求2所述的热处理设备，其特征在于，所述安装通道沿所述工艺管轴线方向延伸；

所述驱动组件包括驱动杆，所述驱动杆能够在所述安装通道内部滑动；所述驱动杆的靠近所述第一端部设置有相对于所述第一通孔倾斜的第一斜面，在所述夹持状态下，所述第一斜面与所述第一端部相抵接。

5.根据权利要求3所述的热处理设备，其特征在于，所述第二端部具有相对的第一表面和第二表面；在夹持状态下，所述第一表面与所述测温部件抵接；所述弹性组件的两端分别与所述第二表面和所述凹槽侧壁连接；所述弹性组件被配置为在所述夹持块处于所述夹持状态时为拉伸状态。

6.根据权利要求5所述的热处理设备，其特征在于，所述弹性组件还包括两个外螺纹盘；两个所述外螺纹盘分别套设在所述弹性组件的两端并固定连接；

所述第二表面上开设有第一螺纹孔；所述凹槽侧壁上开设有第二螺纹孔，且所述第二螺纹孔与所述第一螺纹孔相对设置；

两个所述外螺纹盘分别与所述第一螺纹孔和所述第二螺纹孔配合连接。

7.根据权利要求4所述的热处理设备，其特征在于，所述驱动组件还包括螺纹板；所述驱动杆包括第一子驱动杆和第二子驱动杆；

所述第一斜面形成在所述第一子驱动杆的一端，所述第一子驱动杆的另一端与所述第二子驱动杆的上端部相抵；

所述第二子驱动杆的外周面设置有第一螺纹结构；

所述螺纹板设置在所述安装通道的靠近所述第二子驱动杆的下端；所述螺纹板上开设有第二通孔，所述第二子驱动杆的下端从所述第二通孔伸出；

所述第二通孔的内周面上设置有第二螺纹结构；所述第二螺纹结构与所述第一螺纹结构相配合。

8.根据权利要求4所述的热处理设备，其特征在于，所述第一端部与所述驱动杆相对的表面为球形面。

9.根据权利要求2所述的热处理设备，其特征在于，所述第二端部开设有夹持槽，所述夹持槽内周面能够与所述第一区段的外周面相配合。

10.根据权利要求7所述的热处理设备，其特征在于，所述第二子驱动杆的靠近所述第一子驱动杆的表面为球形面。