支撑保温装置及立式炉

技术领域

本发明涉及半导体加工技术领域，具体地，涉及一种支撑保温装置及立式炉。

背景技术

在半导体制造领域，因为立式炉具有较高的高温热处理能力，其应用范围越来越广。目前，立式炉的高温热处理的工艺温度可达1200℃，在如此高的温度条件下，腔室内的温度均匀性、金属离子等杂质的隔绝是一项重要的课题，目前可解决此项课题的一种办法是在腔室外套设均热管。

均热管的常用材质是碳化硅(SiC)，能够将腔室内部与外部环境隔离。但是，均热管的底部支撑和保温尤为重要，普通的支撑件虽然可以起到支撑作用，但是在设备发生振动时，极易造成均热管倾倒，并与周围部件产生摩擦、碰撞，从而造成均热管本身及其它部件的损坏。此外，普通的支撑件很容易产生漏热，尤其对于工艺温度较高(如1000℃～1200℃)的设备，从而造成腔室底部温度的均匀性以及与其他温区的温度一致性较差。

发明内容

本发明实施例旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种支撑保温装置及立式炉，其不仅可以支撑均热管，而且可以在设备振动时防止均热管倾倒，还可以提高保温效果，从而可以提高腔室底部的温度均匀性以及与其他温区的温度一致性。

为实现上述目的，本发明实施例提供了一种支撑保温装置，应用于立式炉，所述立式炉包括均热管和环绕在所述均热管外侧的加热器，所述支撑保温装置包括压环结构和支撑结构，其中，

所述支撑结构位于所述均热管的下法兰的底部，用于支撑所述下法兰；

所述压环结构设置在彼此相对的所述下法兰的上端面与所述加热器的下端面之间，且包括第一压环和设置在所述第一压环上的第二压环，其中，所述第一压环的硬度大于所述第二压环的硬度，且所述第一压环的硬度满足能够压住所述下法兰；所述第二压环的硬度满足能够与所述加热器的下端面相贴合，以实现保温作用。

可选的，所述第二压环包括软质材料和完全包覆所述软质材料的第一软质包覆层。

可选的，所述软质材料包括硅酸铝纤维棉或硅质耐火纤维材料，所述第一软质包覆层包括硅酸铝纤维布。

可选的，所述压环结构还包括第二软质包覆层，所述第二软质包覆层用于将所述第二压环和所述第一压环完全包覆。

可选的，所述第二软质包覆层包括硅酸铝纤维布。

可选的，所述第一压环包括硬质硅酸铝板或者硬质硅酸铝纤维砖。

可选的，所述支撑结构包括支撑环和位于所述支撑环底部的保温环，其中，所述保温环采用隔热材料制作。

可选的，所述支撑环上还设置有自所述支撑环的上端面向上延伸的环形延伸部，所述环形延伸部环绕在所述下法兰的外周壁外侧。

可选的，所述支撑环包括硬质硅酸铝板或者硬质硅酸铝纤维砖，所述保温环包括硅酸铝纤维板。

可选的，所述支撑环和所述保温环均为由多个弧形段构成完整的环体，且在各个相邻的两个所述弧形段之间形成有非直线形的接缝。

可选的，所述支撑保温装置还包括金属固定环，所述金属固定环与位于所述加热器底部的支架固定连接，且所述金属固定环上设置有用于支撑所述支撑结构的支撑部。

可选的，在所述金属固定环中设置有冷却通道，用以通过输送冷却媒介来冷却所述金属固定环。

作为另一个技术方案，本发明实施例还提供一种立式炉，包括工艺管、套设在所述工艺管外侧的均热管以及环绕在所述均热管外侧的加热器，其特征在于，还包括本发明实施例提供的上述支撑保温装置。

本发明实施例的有益效果：

本发明实施例提供的支撑保温装置，其在利用位于均热管的下法兰底部的支撑结构支撑该下法兰的基础上，利用压环结构中的硬度较大的第一压环压住下法兰，即，利用支撑结构和第一压环共同夹持固定均热管的下法兰，可以避免在设备振动时均热管倾倒，与周围部件产生摩擦、碰撞，从而造成均热管本身及其它部件的损坏。并且，压环结构中的硬度较小的第二压环与加热器的下端面相贴合，由于第二压环在加热器的挤压作用下能够紧密贴合加热器的下端面，可以实现无缝隙贴合，从而可以减少热量从缝隙流失，实现更好的密封和保温效果，进而可以提高腔室底部的温度均匀性以及与其他温区的温度一致性。

本发明实施例提供的立式炉，其通过采用本发明实施例提供的上述支撑保温装置，不仅可以支撑均热管，而且可以在设备振动时防止均热管倾倒，还可以提高保温效果，从而可以提高腔室底部的温度均匀性以及与其他温区的温度一致性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的立式炉的结构图；

图2为本发明实施例提供的支撑保温装置的局部剖视图；

图3为本发明实施例采用的压环结构的局部剖视图；

图4为本发明实施例采用的支撑结构的俯视图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的支撑保温装置及立式炉进行详细描述。

请参阅图1，本发明实施例提供一种立式炉100，其包括工艺管101、套设在该工艺管101外侧的均热管102以及环绕在该均热管102外侧的加热器103，其中，工艺管101构成工艺腔，其内部设置有晶舟104，用于承载多个晶片；均热管102通常采用碳化硅(SiC)材料制成，用于将工艺管101内部与外部环境隔离，以达到提高的温度均匀性、金属离子等杂质的隔绝的目的。加热器103用于对工艺管101进行加热，以进行热处理工艺。该加热器103的底部设置有下法兰103a，该下法兰103a设置在用于承重的支架105上，以实现加热器103的固定。

立式炉100还包括支撑保温装置200，其整体设置在加热器103的下端面与保温套106的上端面之间，该保温套106套设在工艺管101上，且叠置在工艺管101的下法兰101a上，用于对工艺管101与均热管102之间的底部间隙进行密封，以起到保温作用。支撑保温装置200用于支撑均热管102，同时在均热管102的底部起到保温作用。

具体地，如图1和图2所示，支撑保温装置200包括压环结构201和支撑结构202，其中，支撑结构202位于均热管102的下法兰102a底部，用于支撑该下法兰102a；压环结构201设置在彼此相对的均热管102的下法兰102a的上端面与加热器103的下端面之间，且包括第一压环201b和设置在该第一压环201b上的第二压环201a，其中，第一压环201b叠置在均热管102的下法兰102a上，且第一压环201b的硬度大于第二压环201a的硬度，由于第一压环201b的硬度较高，且能够压住均热管102的下法兰102a，其和支撑结构202共同夹持固定均热管102的下法兰102a，进而可以避免在设备振动时均热管102倾倒，与周围部件产生摩擦、碰撞，从而造成均热管102本身及其它部件的损坏。

需要说明的是，上述第一压环201b的硬度相对于第二压环201a的硬度较大，但是其硬度只要足以压住均热管102的下法兰102a，以实现对均热管102的下法兰102a的固定即可。例如，在一些实施例中，第一压环201b包括硬质硅酸铝板或者硬质硅酸铝纤维砖。这种材料不仅具有耐高温性能、低导热率和抗震性，而且具有较高的硬度，从而可以压住均热管102的下法兰102a，以避免均热管102倾倒。

另外，需要说明的是，硬质硅酸铝板和硬质硅酸铝纤维砖均包含有Al

第二压环201a的硬度满足能够与加热器103的下端面相贴合，以实现保温作用。由于第二压环201a的硬度较小，在加热器103的挤压作用下，其会产生一定程度的塑性变形或者弹性变形，以能够紧密贴合加热器103的下端面，从而可以实现无缝隙贴合，进而可以减少热量从缝隙流失，实现更好的密封和保温效果，从而可以提高腔室底部的温度均匀性以及与其他温区的温度一致性。

第二压环201a的材料可以有多种，例如，如图3所示，第二压环201a包括软质材料和完全包覆该软质材料的第一软质包覆层201c。其中，软质材料用于在加热器103的挤压作用下保证能够与加热器103的下端面紧密贴合；第一软质包覆层201c用于通过将软质材料包覆在其中，可以保证软质材料不会影响腔室环境的洁净度。例如，第一软质包覆层201包括硅酸铝纤维布，这种材料具有耐高温性能、低导热率和抗震性。

上述软质材料是指硬度较小，能够产生一定程度的塑性变形或弹性变形的材料，以达到密封和保温的效果。在一些实施例中，该软质材料包括硅酸铝纤维棉或硅质耐火纤维材料。这种材料具有耐高温性能、低导热率和抗震性。

需要说明的是，在本实施例中，硬质和软质的界定是与硬度和用途有关，例如，对于上述第一压环201b，其采用的材料的硬度足以压住均热管102的下法兰102a，以起到固定作用，该材料可以定义为硬质材料。对于上述第二压环201a，其采用的材料在受到挤压时能够产生一定程度的塑性变形或弹性变形，以起到密封和保温作用，该材料可以定义为软质材料。

在一些实施例中，如图3所示，压环结构201还包括第二软质包覆层201d，第二软质包覆层201d用于将第二压环201a和第一压环201b完全包覆。借助第二软质包覆层201d，将第二压环201a和第一压环201b整个包覆在其中，不仅可以保证压环结构201的整体不会影响腔室环境的洁净度，而且还可以在一定程度上提高第一压环201b与均热管102的下法兰102a贴合度，从而可以减少热量从缝隙流失，实现更好的密封和保温效果。

在一些实施例中，第二软质包覆层201d包括硅酸铝纤维布，这种材料具有耐高温性能、低导热率和抗震性。

在一些实施例中，如图2所示，支撑结构202包括支撑环202a和位于该支撑环202a底部的保温环202b，其中，支撑环202a采用诸如硬质硅酸铝板或者硬质硅酸铝纤维砖等的具有较高的承重能力的材料制作，这种材料可以保证在长时间的承重作用下不坍塌，从而可以提高结构稳定性。该支撑环202a可以与上述第一压环201b采用相同的材料制作，或者也可以采用不同的其他硬质材料制作。保温环202b采用隔热材料制作，用以进一步提高保温性能。例如，保温环202b包括硅酸铝纤维板等隔热效果较好的材料制作。

通过采用支撑环202a和保温环202b结合使用，支撑环202a主要起到承重作用，对其硬度要求较高，以保证在长时间的承重作用下不坍塌；同时，在支撑环202a的基础上，对保温环202b的硬度要求可以不太高，从而可以有更多保温材料可以选择。

在一些实施例中，支撑环202a上还设置有自支撑环202a的上端面向上延伸的环形延伸部202c，该环形延伸部202c环绕在均热管102的下法兰102a的外周壁外侧，这样，可以进一步提高保温效果。进一步的，环形延伸部202c的上端面与第一压环201b的下端面相贴合，从而可以减少热量从缝隙流失，实现更好的密封和保温效果。

在一些实施例中，支撑环202a与保温环202b采用粘结剂粘接在一起。这样，既可以提高支撑环202a与保温环202b的整体性，又可以减少支撑环202a与保温环202b之间的热量从缝隙流失。

在一些实施例中，支撑环202a和保温环202b均为由多个弧形段构成完整的环体，例如，如图4所示，弧形段为三个，分别为弧形段2021、2022和2023，且在各个相邻的两个弧形段之间形成有非直线形的接缝2024。非直线形的接缝可以形成迷宫式接缝，这样可以有效释放由于热应力产生的变形，而迷宫式接缝可以起到阻挡热量流失的作用，从而可以保证密封和保温效果。图4示出了一种折线形的接缝，但是，本发明实施例并不局限于此，在实际应用中，还可以采用诸如弧线、斜线等的其他非直线形的接缝。

在一些实施例中，如图2所示，支撑保温装置200还包括金属固定环203，该金属固定环203与支架105固定连接，具体地，在金属固定环203与支架105中均设置有安装孔203a，用以通过紧固件将金属固定环203与支架105固定连接。并且，金属固定环203上设置有用于支撑上述支撑结构202的支撑部203b。

在一些实施例中，如图2所示，在金属固定环203中设置有冷却通道203c，用以通过输送冷却媒介来冷却金属固定环203。该冷却媒介例如为冷却水或者冷却液体。这样，可以避免金属固定环203的温度过高，从而可以有效降低金属固定环203的变形。冷却通道203c例如为沿金属固定环203的圆周方向环绕的环形通道。

综上所述，本发明实施例提供的支撑保温装置，其在利用位于均热管的下法兰底部的支撑结构支撑该下法兰的基础上，利用压环结构中的角度较大的第一压环压住下法兰，即，利用支撑结构和第一压环共同夹持固定均热管的下法兰，可以避免在设备振动时均热管倾倒，与周围部件产生摩擦、碰撞，从而造成均热管本身及其它部件的损坏。并且，压环结构中硬度较小的第二压环与加热器的下端面相贴合，由于第二压环在加热器的挤压作用下能够紧密贴合加热器的下端面，可以实现无缝隙贴合，从而可以减少热量从缝隙流失，实现更好的密封和保温效果，进而可以提高腔室底部的温度均匀性以及与其他温区的温度一致性。

本发明实施例提供的立式炉，其通过采用本发明实施例提供的上述支撑保温装置，不仅可以支撑均热管，而且可以在设备振动时防止均热管倾倒，还可以提高保温效果，从而可以提高腔室底部的温度均匀性以及与其他温区的温度一致性。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明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发明的保护范围。