一种带水冷外壳的主动射流快速降温的加热炉体的制作方法

1.本实用新型涉及半导体加工技术领域，具体为一种带水冷外壳的主动射流快速降温的加热炉体。


背景技术：

2.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，在半导体晶圆生产中，必须要能非常精确的控制温度，细微的温度变化都会直接影响产品的质量，进行生产工艺时需要让温度维持在特定的温度并持续一段时间，并且在工艺时温度需要快速稳定之后才能进行下一步工艺，因此，对热场温度的精确控制在热处理过程中尤为关键。
3.在进行大批量循环生产过程中，可以使用主动射流冷却来减少工艺过程中的冷却时间，在加热场的工艺腔体内部，通过温度调节介质与热场内部强制循环，以快速调节内部热场的温度，现有的系统为单向流动方法，温度调节介质由热场内部的一个端面进入，在另一个端面流出，因此流入端的温度较低，而流出端的温度较高，导致整个热场中存在较大的的温差梯度，影响热场内部热量平衡，增加恒温时间。


技术实现要素：

4.本实用新型提供了一种带水冷外壳的主动射流快速降温的加热炉体，具备可以快速对晶圆进行降温等优点，以解决现有的加热炉体使用效果一般的问题。
5.为实现可以快速对晶圆进行降温的目的，本实用新型提供如下技术方案：一种带水冷外壳的主动射流快速降温的加热炉体，包括加热炉本体，所述加热炉本体的两端设置有环形的进风保温层，所述进风保温层上设置有进风道，所述进风道的顶部设置有延伸至加热炉本体上方的进风管，所述加热炉本体的两端设置有位于进风保温层一侧的环形的出风保温层，所述出风保温层上设置有出风道，所述加热炉本体的金属外壳由夹层水冷结构组成，所述加热炉本体加热结构设置有加热丝，所述加热丝与夹层水冷结构之间设有主体保温层，所述加热炉本体的顶部设置有冷却水进出口；
6.所述主体保温层的中间设置有保温层进风道，所述主体保温层进风道与进风保温层的进风道连接，所述主体保温层进风道中开设有射流口，所述出风夹层的下方设置有出风道，所述出风道的下方设置有石英管，所述石英管与主体保温层之间设置有环形区域。
7.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述主体保温层与两端进风保温层、出风保温层相连接。
8.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述主体保温层为软性或者硬性定型结构，所述主体保温层为硅酸铝纤维主体保温层。
9.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述夹层水冷结构采用三层金属板结构制作而成，用三块厚度相等或者不相等的金属薄板制作。
10.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述夹层水冷结构的上方设置有外保温
层，所述石英管的内部设置有被加热物体。
11.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述加热炉本体的顶部设置有出风管，所述出风管的底部设置在出风夹层的上方且与出风夹层相连通。
12.作为本实用新型的一种优选技术方案，所述进风道的顶部和进风管的底部相互连通。
13.与现有技术相比，本实用新型提供了一种带水冷外壳的主动射流快速降温的加热炉体，具备以下有益效果：
14.1、该带水冷外壳的主动射流快速降温的加热炉体，通过设置进风保温层、出风保温层、主体保温层和夹层水冷结构，通过改进温度调节介质的进入方式，由一端进入热场改为两端同时进入，在热场中心区域汇合后再分别流向两端，最后仍从两端流出，同时在流出的之后的具有较高温度的调节介质，能够被外部结构所冷却。
15.2、该带水冷外壳的主动射流快速降温的加热炉体，通过设置射流口、石英管以及环形区域，在对晶圆进行加工过程中获得较快的降温速率，从而缩短工艺时间，并且保证晶圆表面薄膜成型的质量，降低了生产成本。
附图说明
16.图1为本实用新型炉体结构示意图；
17.图2为本实用新型图1中a部局部放大结构示意图。
18.图中：1、进风保温层；2、出风保温层；3、主体保温层；4、环形区域；5、加热丝；6、进风道；7、进风管；8、出风管；9、冷却水进出口；10、出风夹层；11、外保温层；12、主体保温层进风道；13、射流口；14、夹层水冷结构；15、出风道；16、石英管；17、加热炉本体。
具体实施方式
19.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，所描述的实施例仅仅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，都属于本实用新型保护的范围。
20.请参阅图1-2，本实用新型公开了一种带水冷外壳的主动射流快速降温的加热炉体，包括加热炉本体17，所述加热炉本体17的两端设置有环形的进风保温层1，所述进风保温层1上设置有进风道6，所述进风道6的顶部设置有延伸至加热炉本体17上方的进风管7，所述加热炉本体17的两端设置有位于进风保温层1一侧的环形的出风保温层2，所述出风保温层2上设置有出风道15，所述加热炉本体17的金属外壳由夹层水冷结构14组成，所述加热炉本体17加热结构设置有加热丝5，所述加热丝5与夹层水冷结构14之间设有主体保温层3，所述加热炉本体17的顶部设置有冷却水进出口9；
21.所述主体保温层3的中间设置有主体保温层进风道12，所述主体保温层进风道12与进风保温层1的进风道6连接，所述主体保温层进风道12中开设有射流口13，所述出风夹层10的下方设置有出风道15，所述出风道15的下方设置有石英管16，所述石英管16与主体保温层3之间设置有环形区域4，夹层水冷结构14采用三层金属板结构制作而成，用三块厚度相等或者不相等的金属薄板，采用激光焊接、电阻焊接、氩弧焊接或其他焊接方式，在三
块板的板面上具有按一定几何形状排列的焊接区，非焊接区部分呈凸状，内腔剖面呈凹凸起伏的蜂窝状，上层结构为水冷层，当冷却水流过时内部产生强制湍流，从而具有高效的换热效率，为加热炉体内部热场提供良好的被动热交换，来解决达到精准控温的作用，下层结构为出风降温层，流经加热炉本体17内部的温度调节介质的温度很高，无法直接排入外围管道，经过上层水冷层的冷却，从而降低排除加热炉本体17的调节介质的温度。
22.具体的，所述主体保温层3与两端进风保温层1、出风保温层2相连接。
23.本实施方案中，进风保温层1、出风保温层2的设置，通过改进温度调节介质的进入方式，由一端进入热场改为两端同时进入，提高了使用效果。
24.具体的，所述主体保温层3为软性或者硬性定型结构，所述主体保温层3为硅酸铝纤维主体保温层。
25.本实施方案中，硅酸铝纤维主体保温层的设置，具有优良的隔热效果、优越的热稳定性、良好的抗粉化能力、低蓄热性、优良的抗压以及抗折强度，从而达到低导热率、抗热震性、升温、降温迅速，抗气流冲刷以及耐急冷急热等特性。
26.具体的，所述夹层水冷结构14采用三层金属板结构制作而成，用三块厚度相等或者不相等的金属薄板制作。
27.本实施方案中，夹层水冷结构14利用三层金属板制作，采用激光焊接、电阻焊接、氩弧焊接或其它焊接方式对金属板进行加工。
28.具体的，所述夹层水冷结构14的上方设置有外保温层11，所述石英管16的内部设置有被加热物体；所述加热炉本体17的顶部设置有出风管8，所述出风管8的底部设置在出风夹层10的上方且与出风夹层10相连通；所述进风道6的顶部和进风管7的底部相互连通。
29.本实施方案中，出风管8的设置，在对晶圆进行加工过程中获得较快的降温速率，从而缩短工艺时间。
30.本实用新型的工作原理及使用流程：在使用时，被加热物体装载在石英管16之中，石英管16与主体保温层3之间存在一个环形区域4，温度调节介质通过进风管7流入进风道6，再经主体保温层进风道12、通过射流口13，进入环形区域4，降低石英管16和加热丝5的温度后，从出风道15流出，再进入出风夹层10，被夹层水冷结构14进行冷却，再由出风管8排除，进入外围管道。
31.综上所述，该带水冷外壳的主动射流快速降温的加热炉体，通过设置进风保温层1、出风保温层2、主体保温层3和夹层水冷结构14，通过改进温度调节介质的进入方式，由一端进入热场改为两端同时进入，在热场中心区域汇合后再分别流向两端，最后仍从两端流出，同时在流出的之后的具有较高温度的调节介质，能够被外部结构所冷却；通过设置射流口13、石英管16以及环形区域4，在对晶圆进行加工过程中获得较快的降温速率，从而缩短工艺时间，并且保证晶圆表面薄膜成型的质量，降低了生产成本。
32.需要说明的是，在本文中，诸如术语“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过程、方法、物品或者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过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
33.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，
可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。