用于设备前端模块的气流加热模块的制作方法

本实用新型是关于一种气流加热模块，尤其是关于一种用于设备前端模块的气流加热模块。

背景技术：

半导体处理设备通常用于对半导体进行沉积、蚀刻、图案化、清洁、灰化等制程。并且，为配合上述制程，半导体处理设备可包含设备前端模块(Equipment Front-End Module，EFEM)。目前在EFEM中主要使用风扇过滤单元(Fan Filter Unit)，其利用风扇由模块外部吸入空气，并使空气经由微尘滤材过滤后，可提供一无尘及正压的气体层流环境。EFEM的主要功能是确保晶圆在传递至制程腔体的过程中不会受到外在环境的影响而造成污染。

随着科技进步，各种半导体处理制程中的温度控制需求日益增加，然而目前现有技术的EFEM并无加热功能，为稳定半导体处理环境的温度，进而提升半导体处理效率，有必要于EFEM中配置合适的加热模块，以调整进入EFEM的气流的温度。以目前而言，包含有鳍片与加热管的鳍管式气流加热器因具有混合气流效果佳、重量轻、制造成本较低、在配置上可视需求而具有灵活度等优点而被广泛使用。但为使鳍管式气流加热器能够妥善应用于EFEM中且达到优良的加热效果，需针对EFEM环境而进一步提升鳍管式气流加热器的热传效率。

一般而言，要提升气流的热传效率必须增加热传面积、增强热传系数、或提高温度，但在设备条件的限制及能源成本的考虑下，较难提高温度。因此常用以提高热传效率的方法包含增加热传面积及增强热传系数，而在鳍管式气流加热器的领域中，可透过改变进气口的截面积以及使用不同类型与不同配置角度的鳍片来达到此等目的。然而，改变进气口的截面积以及使用鳍片亦可能导致压损提高，因此，依据各种需求而取得加热器的热传效率与压损间的最佳平衡点，是为气流加热器领域中所追求的重要目标。

本实用新型即在以上所述的背景下产生，且能达到低压损、高加热效率、低成本等目的。

技术实现要素：

在本实用新型的一态样中，提供一种用于设备前端模块的气流加热模块，其有助于在低压损的情况下提升热传效率。该气流加热模块包含第一孔洞板，其包含用以作为气流入口的复数第一孔洞；第二孔洞板，其包含用以作为气流出口的复数第二孔洞；及加热组件，其是设置于该第一孔洞板与该第二孔洞板之间，且包含复数加热器，该复数加热器各自包含一加热棒及一鳍片。依据本实用新型的实施例，该鳍片是以该加热棒的轴心线为中央轴环绕该加热棒而形成螺旋状外形，并且附接至该加热棒上，且该鳍片的各螺旋的斜边与该中央轴的夹角可为80°至90°，且该鳍片的螺旋节距可为3毫米至7毫米。依据本实用新型的实施例，该复数加热器是在自该第一孔洞板至该第二孔洞板的方向上的距该第一孔洞板不同距离上配置成复数列，其中该复数列加热器其中各列具有复数个该加热器，且距该第一孔洞板相同距离的复数个该加热器为同一列。依据本实用新型的实施例，该复数列加热器其中相邻的任两列加热器间的距离相等，在若干实施例中，可为60毫米至70毫米。依据本实用新型的实施例，同一列的复数个该加热器其中相邻的任两个加热器间的距离相等，在若干实施例中，可为120毫米至150毫米。依据本实用新型的实施例，该复数列加热器其中相邻的任两列加热器彼此交错。在若干实施例中，该复数第一孔洞的截面积的总和的范围为60000平方毫米至70000平方毫米，且该复数第二孔洞的截面积的总和的范围为60000平方毫米至70000平方毫米。

在本实用新型的另一态样中，提供一种用于设备前端模块的气流加热模块，其有助于在低压损的情况下提升热传效率。该气流加热模块包含第一孔洞板，其包含用以作为气流入口的复数第一孔洞；第二孔洞板，其包含用以作为气流出口的复数第二孔洞；及加热组件，其是设置于该第一孔洞板与该第二孔洞板之间，且包含复数加热器，该复数加热器各自包含一加热弯管及一鳍片。依据本实用新型的实施例，该鳍片是以该加热棒的轴心线为中央轴环绕该加热弯管而形成螺旋状外形，并且附接至该加热弯管上，且该鳍片的各螺旋的斜边与该中央轴的夹角可为80°至90°，且该鳍片的螺旋节距可为3毫米至7毫米。依据本实用新型的实施例，该加热弯管包含交替出现的X个U形弯曲部分及X+1个笔直部分，其中X为大于零的整数，且其中该笔直部分除了第一段与最后一段是各连接一个该U形弯曲部分，其余各笔直部分各自连接方向相反的两个该U形弯曲部分。依据本实用新型的实施例，该复数加热器是在自该第一孔洞板至该第二孔洞板的方向上的距该第一孔洞板不同距离上配置成复数列。依据本实用新型的实施例，该复数列加热器其中相邻的任两列加热器间的距离相等，在若干实施例中，可为35毫米至45毫米。依据本实用新型的实施例，该加热弯管的该笔直部分其中相邻的任两个笔直部分间的距离相等，在若干实施例中，可为75毫米至85毫米。依据本实用新型的实施例，该复数列加热器其中相邻的任两列加热器彼此交错。在若干实施例中，该复数第一孔洞的截面积的总和的范围为55000平方毫米至65000平方毫米，且该复数第二孔洞的截面积的总和的范围为55000平方毫米至65000平方毫米。

本实用新型的其他实施态样以及优点，可由以下「实施方式」段落中显示本实用新型原理范例的详细说明并结合随附图式而更显明白。此外，为避免对本实用新型造成不必要的混淆，本说明书中将不赘述为人所熟知的组件与原理。

附图说明

在本实用新型的图式中，相同的参考符号是代表相同或类似的组件。此外，由于该图式仅为例示性，故其并非按照实际比例绘制。

图1依据本实用新型的各种实施例，示意性地绘示装设于设备前端模块上部的气流加热模块；

图2依据本实用新型的各种实施例，示意性地绘示装设于设备前端模块侧部的气流加热模块；

图3A依据本实用新型的一实施例，是为用于设备前端模块的气流加热模块的示意性爆炸图；

图3B依据本实用新型的一实施例，是为图3A的加热组件的示意性前视图；

图4A依据本实用新型的一实施例，是为图3A的加热器的示意性立体图；

图4B依据本实用新型的一实施例，是为图3A的加热器的示意性侧视图；

图4C依据本实用新型的一实施例，是为图3A的加热器的示意性细部放大图；

图5A依据本实用新型的另一实施例，是为另一加热组件的示意性立体图；

图5B依据本实用新型的另一实施例，是为另一加热组件的示意性前视图；

图6依据本实用新型的另一实施例，是为另一加热器的示意性俯视图。

其中图中：100、设备前端模块；102、气流加热模块；200、设备前端模块；202、气流加热模块；300、气流加热模块；302、第一孔洞板；304、第一孔洞；306、加热组件；308、板体；310、加热器；312、第二孔洞板；314、第二孔洞；316、固定框体；322、加热棒；324、鳍片；506、加热组件；508、板体；510、加热器；512、加热弯管；514、鳍片；516、U形弯曲部分；518、笔直部分；a、夹角；d1、距离；d2、距离；d3、距离；d4、距离；d5、距离；d6、距离。

具体实施方式

一般而言，在半导体处理设备中，设备前端模块(Equipment Front-End Module，EFEM)中的温度控制相当重要，本实用新型的实施例是用于使进入EFEM的气流的温度能在上升到特定温度后维持稳定，以利后续半导体处理制程的进行。图1及图2依据本实用新型的各种实施例，分别示意性地绘示装设于设备前端模块100上部的气流加热模块102(气流自上方进入)、及装设于设备前端模块200侧部的气流加热模块202(气流自侧方进入)。如图1及图2所示，本实用新型的气流加热模块可装设于EFEM的不同位置，例如上部或侧部，以在低压损的情况下，达到将进入半导体处理设备的气流加热的目的。本实用新型的气流加热模块可搭配各种半导体处理设备的EFEM，视所搭配的各种设备环境需求，装设于合适的位置，并不限于图1及图2中所例示的位置。

参照图3A，显示本实用新型的一态样，用于设备前端模块的气流加热模块300包含第一孔洞板302、第二孔洞板312、及设置于第一孔洞板302与第二孔洞板312间的加热组件306，其中加热组件306包含板体308及固定于板体308上的复数加热器310。第一孔洞板302具有用以作为气流入口的复数第一孔洞304，而第二孔洞板312具有用以作为气流出口的复数第二孔洞314。气流自第一孔洞板302流向第二孔洞板312，并通过第一孔洞板302与第二孔洞板312间的复数加热器310来加热。在若干实施例中，气流加热模块300亦可包含固定框体316，其用于将气流加热模块300固定于所搭配的EFEM。

如图3A与图3B中所示，在此态样中，复数加热器310可例如为长直棒形的加热器，其在自第一孔洞板302至第二孔洞板312的方向上，于距第一孔洞板302不同的距离上配置成复数列，其中该复数列加热器310其中各列具有复数个加热器310，且距第一孔洞板302相同距离的复数个加热器310为同一列。如图3B中所示，由前视角度来看，该复数列加热器310其中相邻的任两列加热器间的距离(标示为d1)相等，且同一列的复数个加热器310其中相邻的任两个加热器间的距离(标示为d2)相等。并且，在图3A与图3B的范例中，由上至下有第一至第四列加热器，其中第三列最右侧的加热器与第四列(即第三列的相邻列)最右侧的加热器间存在一水平偏离距离d3(见图3B)，换言之，表示该复数列加热器310其中相邻的任两列加热器彼此交错。虽然在此范例中是显示4列加热器，但不限于此，本领域的技术人员可依照实际需求来改变加热器的列数。

如图4A与图4B中所示，复数加热器310各自包含一加热棒322及一鳍片324，其中加热棒322可为电热管、灯管式加热管、或可为使用其他加热机制的加热管，但不限于此。一般而言，使用鳍片可增加热传面积，进而提高热传效率，但鳍片的类型繁多，例如不同形状与面积大小，再加上配置的方式可有所不同，不佳的选择配置会导致设备中压损提高，可能会影响后续半导体处理效率。在本实用新型的态样中，使用例如宽度7毫米的鳍片324，其是以例如直径为11毫米的加热棒322的轴心线为中央轴环绕加热棒322而形成螺旋状外形，并且附接至加热棒322上。本态样的此实施例提供在低压损的情况下，与现有技术相比有更高加热效率的较佳配置：鳍片324的各螺旋的斜边与该中央轴的夹角a(见图4C)可为80°至90°，且鳍片324的螺旋节距可为3毫米至7毫米。

再度参照图3A与图3B，为控制气流流速以达到低压损与提升加热效率的目标，气流的进出口亦为重要的操作变因，也就是，第一孔洞板302上之复数第一孔洞304的截面积总和，以及第二孔洞板312上的复数第二孔洞314的截面积的总和对气流流速有重大的影响。并且，复数加热器310间的距离亦会配合上述孔洞截面积而有较佳配置。在图3A与图3B中的一实施例中，复数第一孔洞304的截面积的总和的范围可为60000平方毫米至70000平方毫米，且复数第二孔洞314的截面积的总和的范围可为60000平方毫米至70000平方毫米；复数列加热器310其中相邻的任两列加热器间的距离(d1)可为60毫米至70毫米，且同一列的复数个该加热器310其中相邻的任两个加热器间的距离(d2)可为120毫米至150毫米。在图3A与图3B中的另一实施例中，复数第一孔洞304的截面积的总和的范围可为40000平方毫米至50000平方毫米，且复数第二孔洞314的截面积的总和的范围可为50000平方毫米至60000平方毫米；复数列加热器310其中相邻的任两列加热器间的距离(d1)可为55毫米至65毫米，且同一列的复数个该加热器310其中相邻的任两个加热器间的距离(d2)可为40毫米至50毫米。在图3A与图3B中的又一实施例中，复数第一孔洞304的截面积的总和的范围可为30000平方毫米至40000平方毫米，且复数第二孔洞314的截面积的总和的范围可为30000平方毫米至40000平方毫米；复数列加热器310其中相邻的任两列加热器间的距离(d1)可为20毫米至30毫米，且同一列的复数个该加热器310其中相邻的任两个加热器间的距离(d2)可为45毫米至55毫米。

图5A与图5B绘示图3A的范例中的加热组件的替代实施例，标示为加热组件506。加热组件506包含板体508及固定于板体508上的复数加热器510。

如图5A与图5B中所示，在此替代实施例中，复数加热器510可例如为多弯曲形的加热器。另且由图6中可见，复数加热器510各自包含一加热弯管512及一鳍片514，其中加热弯管512可为电热管、灯管式加热管、或可为使用其他加热机制的加热管，但不限于此。如图6中所示，举例而言，加热弯管512可包含交替出现的X个U形弯曲部分516及X+1个笔直部分518，其中X为大于零的整数，且其中复数笔直部分518除了第一段与最后一段是各连接一个U形弯曲部分516，其余各笔直部分518各自连接方向相反的两个该U形弯曲部分516。在此替代实施例中，使用例如宽度7毫米的鳍片514，其是以例如直径为11毫米的加热弯管512的轴心线为中央轴环绕加热弯管512而形成螺旋状外形，并且附接至加热弯管512上。本实用新型的此实施例提供在低压损的情况下，与现有技术相比有更高加热效率的较佳配置：鳍片514的各螺旋的斜边与该中央轴的夹角(亦可参照图4C中的夹角a)可为80°至90°，且鳍片514的螺旋节距可为3毫米至7毫米。在图5A、图5B、及图6中，为了说明与简化的目的，仅绘示部分的鳍片514，但实际上，鳍片514可环绕整个加热弯管512，即环绕所有的U形弯曲部分516与笔直部分518。

参照图5A与图5B，且搭配图3A，复数加热器510在自第一孔洞板至第二孔洞板的方向上，于距第一孔洞板不同的距离上配置成复数列。如图5B中所示，由前视角度来看，该复数列加热器510其中相邻的任两列加热器间的距离(标示为d4)相等。又如图6中所示，加热弯管512的复数笔直部分518其中相邻的任两个笔直部分间的距离(标示为d5)相等。并且，图5B中亦显示，在此范例中，将两加热器510排列成上下两列(即，复数列)，该两加热器间存在一水平偏离距离d6，此表示复数列加热器510其中相邻的任两列加热器彼此交错。虽然在此范例中是显示2列加热器，但不限于此，本领域的技术人员可依照实际需求来改变加热器的列数。

类似地，在此替代实施例中，为达到低压损与提升加热效率的目标，第一孔洞板上的复数第一孔洞的截面积的总和、第二孔洞板上的复数第二孔洞的截面积的总和、复数列加热器510其中相邻的任两列加热器间的距离、以及加热弯管512的复数笔直部分518其中相邻的任两个笔直部分间的距离有较佳的组合，如以下实施例：复数第一孔洞的截面积的总和的范围可为55000平方毫米至65000平方毫米，且复数第二孔洞的截面积的总和的范围可为55000平方毫米至65000平方毫米；复数列加热器510其中相邻的任两列加热器间的距离(d4)可为35毫米至45毫米，且加热弯管512的复数笔直部分518其中相邻的任两个笔直部分间的距离(d5)可为75毫米至85毫米。

虽然已为了清楚理解的目的而参考较佳实施例及图式详细说明本实用新型，然而应了解，该实施例是为例示性的而非限制性的。并且，本实用新型所属技术领域中具有通常知识者可在不背离本实用新型的精神与范畴的情况下实施各种变化、修改、及等效替代。因此，应了解本实用新型的保护范围仅由随附的申请专利范围所界定。