一种半导体热处理设备中的管式加热炉的制作方法

本技术涉及加热炉，具体为一种半导体热处理设备中的管式加热炉。

背景技术：

1、许多产品在生产制造中需要在加热炉中进行热处理工艺。例如在半导体晶圆制造，光伏电池片的镀膜、扩散、氧化，金属材料的退火等工艺。管式加热炉作为热处理设备反应室的核心元器件，为硅片在工艺腔内的各种工艺提供热量来源，诸多工艺对反应室内硅片表面的温度有严格的要求，需要尽可能保证反应腔内所有硅片表面的温度均匀。然而由于硅片在反应腔内是放置在载具上的，载具有可能是石墨或者石英材质，其热物性跟硅片有较大差异，且由于载具无法在整个反应腔内完全居中，甚至硅片放置在反应腔内的位置也是不对称的，管式加热炉提供的热量无法完全均匀传导至每一片硅片，导致反应腔内不同位置的硅片表面温度无法维持均匀。为了改善硅片表面温度的均匀性，现已经有很多改善反应腔热场的方法，例如在反应腔内增设高强度灯管或者管状加热器，增加反应腔内的热辐射与对流，来提供补偿热源。或者是在管式加热炉生产制造过程中通过改变炉丝的绕制与布局方式，改变加热炉本身热场，来维持反应腔内部硅片表面温度的均匀。

2、前者需要在反应腔内增加额外的机构，侵占反应腔内的空间，由于反应腔内的温度长期维持在一个较高的温度，反应腔内多属低压真空状态，发热元器件表面的对流系数较小，无法把产生的热量良好的散播出去，反应腔内增设的额外发热元器件的使用寿命偏低，增加了维护成本。

3、后者在管式加热炉加工制造阶段需要改变炉丝绕制与布局方式，在大批量生产过程中增加了制造难度，制造成本增加，炉丝绕制与布局方式改变无法保证批量生产加热炉的热场一致性，而且不同尺寸的反应腔均需要重新设计炉丝的绕制与布局方式，进一步增大了加工制造的成本。如果通过非对称绕丝结构来改善热场的话，则在不同的加热区会存在加热丝疏密不同的状况，由于加热丝在高温下膨胀受热，如果保温层内部加热丝膨胀不均匀的话会导致加热丝较密排布区域接触，引起加热丝熔断，从而降低加热炉的使用寿命。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种半导体热处理设备中的管式加热炉，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种半导体热处理设备中的管式加热炉，包括管式加热炉体，所述管式加热炉体包括若干组加热模块和炉体外壳组成，所述加热模块通过保温层和若干组加热丝组成，所述加热丝组包括上组加热丝、下组加热丝、左组加热丝和右组加热丝，每组加热丝组中活动连接有相互嵌合的第一加热丝和第二加热丝，所述管式加热炉体的两端均安装有保温圈，所述管式加热炉体的内部放置有被加热体。

3、作为本实用新型的一种优选方案，所述保温层和保温圈为硬性定型结构，所述保温层和保温圈均通过硅酸铝纤维材料制成。

4、作为本实用新型的一种优选方案，所述保温层为台阶状凹凸结构，且保温圈与保温层靠近的一侧为阶梯状结构。

5、作为本实用新型的一种优选方案，所述上组加热丝、下组加热丝、左组加热丝和右组加热丝四个加热丝组沿管式加热炉体轴向方向分布，且四个加热丝组均相互独立，所述加热丝组通过电阻丝绕制成的螺旋结构组成。

6、作为本实用新型的一种优选方案，所述第一加热丝和第二加热丝通过耐火材料成型固定在保温层内，以确保每组加热丝之间的距离相等以及相互绝缘。

7、作为本实用新型的一种优选方案，所述管式加热炉体由若干个加热模块构成，可以根据热场的需要把加热模块制作成不同长度以满足工艺的需求，所述管式加热炉体中头尾两个加热模块为辅热区，中间若干个加热模块为恒温区。

8、与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

9、本实用新型将管式加热炉体分为若干加热模块组成，每个模块可根据加热区的长短自由定制长度，每个温区都可以独立控制温度，保证了炉内产品整体温度的均匀性，每一个分区都能通过热电偶控制其功率，使炉内的产品处在一个均匀的热场中，从而均匀控制硅片的表面温度，将加热丝组均匀嵌合在加热模块中，降低了生产制造难度，便于大批量生产，每个加热模块都是可以单独安装更换，便于维护。

技术特征：

1.一种半导体热处理设备中的管式加热炉，包括管式加热炉体(10)，其特征在于：所述管式加热炉体(10)包括若干组加热模块(30)和炉体外壳(50)组成，所述加热模块(30)通过保温层(20)和若干组加热丝组成，所述加热丝组包括上组加热丝(31)、下组加热丝(32)、左组加热丝(33)和右组加热丝(34)，每组加热丝组中活动连接有相互嵌合的第一加热丝(311)和第二加热丝(312)，所述管式加热炉体(10)的两端均安装有保温圈(21)，所述管式加热炉体(10)的内部放置有被加热体(40)。

2.根据权利要求1所述的一种半导体热处理设备中的管式加热炉，其特征在于：所述保温层(20)和保温圈(21)为硬性定型结构，所述保温层(20)和保温圈(21)均通过硅酸铝纤维材料制成。

3.根据权利要求1所述的一种半导体热处理设备中的管式加热炉，其特征在于：所述保温层(20)为台阶状凹凸结构，且保温圈(21)与保温层(20)靠近的一侧为阶梯状结构。

4.根据权利要求1所述的一种半导体热处理设备中的管式加热炉，其特征在于：所述上组加热丝(31)、下组加热丝(32)、左组加热丝(33)和右组加热丝(34)四个加热丝组沿管式加热炉体(10)轴向方向分布，且四个加热丝组均相互独立，所述加热丝组通过电阻丝绕制成的螺旋结构组成。

5.根据权利要求1所述的一种半导体热处理设备中的管式加热炉，其特征在于：所述第一加热丝(311)和第二加热丝(312)通过耐火材料成型固定在保温层(20)内，以确保每组加热丝之间的距离相等以及相互绝缘。

6.根据权利要求1所述的一种半导体热处理设备中的管式加热炉，其特征在于：所述管式加热炉体(10)由若干个加热模块(30)构成，可以根据热场的需要把加热模块(30)制作成不同长度以满足工艺的需求，所述管式加热炉体(10)中头尾两个加热模块(30)为辅热区，中间若干个加热模块(30)为恒温区。

技术总结
本技术公开了一种半导体热处理设备中的管式加热炉，包括管式加热炉体，所述管式加热炉体包括若干组加热模块和炉体外壳组成，所述加热模块通过保温层和若干组加热丝组成，所述加热丝组包括上组加热丝、下组加热丝、左组加热丝和右组加热丝。本技术将管式加热炉体分为若干加热模块组成，每个模块可根据加热区的长短自由定制长度，每个温区都可以独立控制温度，保证了炉内产品整体温度的均匀性，每一个分区都能通过热电偶控制其功率，使炉内的产品处在一个均匀的热场中，从而均匀控制硅片的表面温度，将加热丝组均匀嵌合在加热模块中，降低了生产制造难度，便于大批量生产，每个加热模块都是可以单独安装更换，便于维护。

技术研发人员：季斌,赵东
受保护的技术使用者：江苏昌耐能源科技有限公司
技术研发日：20221202
技术公布日：2024/1/12