包括冷却气体供应的立式批处理炉组件的制作方法

1.本公开总体上涉及一种包括冷却气体供应的立式批处理炉组件。


背景技术：

2.大多数立式批处理炉设置有芯管，芯管配置成容纳要在立式批处理炉中处理的晶片。在立式间歇式炉中进行处理时，晶片和芯管可能会变热。为了加快立式批处理炉组件的通过量，可以冷却芯管。冷却气体可以从在芯管的周向壁与外壳之间的冷却室的侧面处的多个周向间隔开的开口供应。


技术实现要素：

3.提供本发明内容是为了以简化的形式介绍概念选择。在下面本公开的示例实施例的详细描述中进一步详细描述了这些概念。本发明内容既不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。
4.可以认识到，周向间隔开的开口可以在芯管的周向壁上局部地产生冷点。这样的冷点可能导致周向壁内的温度差异，这可能导致所述周向壁中的应力。此外，芯管内部的晶片也可能暴露于温差，这可能导致所述晶片的破裂。
5.因此，本发明的目的是提供一种可以减轻上述问题的立式批处理炉组件。
6.为此，可以提供一种立式批处理炉组件。更具体地，可以提供一种立式批处理炉组件，其包括芯管、外壳、由外壳和芯管界定并包围的冷却室以及在冷却室中发出的至少一个冷却气体供应。芯管可以具有沿纵向方向延伸的细长周向壁，并且芯管可以配置成容纳晶片以在立式批处理炉组件中进行处理。外壳可以围绕芯管延伸并且可以包括加热元件，用于对容纳在芯管中的晶片施加热处理。冷却气体供应可以包括至少一个冷却气体供应开口，其布置成使得冷却气体沿与周向壁基本相切的流动方向进入冷却室。
7.还可以提供一种用于冷却立式批处理炉的方法。更具体地，可以提供一种方法，包括：提供根据说明书的立式批处理炉10；以及沿与周向壁基本相切的流动方向在冷却室20中供应冷却气体。基本相切的流动方向可以包括与细长周向壁14的纵向方向成90
°±
15
°
范围的角度，并且可以包括与通过周向壁的最接近所述相应的冷却气体供应开口并且与周向壁相切的点的平面成0
°±
10
°
范围的角度。
8.为了概述本发明以及与现有技术相比所获得的优点，在上文中已经描述了本发明的某些目的和优点。当然，应当理解，根据本发明的任何特定实施例，不一定可以实现所有这些目的或优点。因此例如，本领域技术人员将认识到，本发明可以以实现或优化本文所教导或暗示的一个优点或一组优点的方式实施或执行，而不必实现本文可能教导或暗示的其他目的或优点。
9.在从属权利要求中要求保护各种实施例，将参考附图中示出的示例进一步阐明这些实施例。实施例可以组合或者可以彼此分离地应用。
10.所有这些实施例都旨在落入本文所公开的本发明的范围内。通过参考附图对某些
实施例的以下详细描述，这些及其他实施例对于本领域技术人员将变得显而易见，本发明不限于所公开的任何特定实施例。
附图说明
11.尽管说明书以特别指出并明确要求保护被认为是本发明的实施例的权利要求作为结尾，但当结合附图阅读时，可以更容易地从本公开的实施例的某些示例的描述中确定本公开的实施例的优点，其中：
12.图1示出了根据说明书的立式批处理炉组件的示例；
13.图2是图1的示例的外壳的顶部部分的俯视图；
14.图3示意性地示出了图2的细节的分解透视图；以及
15.图4示意性地示出了根据说明书的冷却气体入口管的端部部分的示例的截面图。
具体实施方式
16.在本技术中，相似或相应的特征由相似或相应的附图标记表示。各种实施例的描述不限于附图中示出的示例，并且在详细描述和权利要求书中使用的附图标记不旨在限制实施例的描述，而是被包括以阐明实施例。
17.尽管以下公开了某些实施例和示例，但本领域技术人员将理解，本发明延展超出本发明的具体公开的实施例和/或用途及其明显的修改和等同形式。因此，意图是所公开的本发明的范围不应受到以下描述的特定公开的实施例的限制。本文呈现的图示并不意味着是任何特定材料、结构或器件的实际视图，而仅仅是用于描述本公开的实施例的理想化表示。
18.如本文所用，术语“晶片”可以指可以使用的任何一种或多种下面的材料，或者可以在其上形成器件、电路或膜的材料。
19.在最一般的术语中，本公开可以提供一种立式批处理炉组件10。立式批处理炉组件10可以包括芯管12、外壳16、在径向外侧由外壳16界定且在径向内侧由芯管12界定的冷却室20以及在冷却室20中发出的至少一个冷却气体供应。芯管12可以具有在纵向方向l上延伸的细长周向壁14，芯管12可以配置成容纳晶片以在立式批处理炉组件10中进行处理。外壳16可以围绕芯管12延伸，并且可包括加热元件18，用于对容纳在芯管12中的晶片施加热处理。冷却气体供应可包括至少一个冷却气体供应开口26，其配置成使得冷却气体沿与周向壁14基本相切的流动方向进入冷却室20。基本相切的流动方向可以包括与细长周向壁14的纵向方向l成90
°±
15
°
范围的角度。基本相切的流动方向可以包括与通过周向壁14的最接近所述相应的冷却气体供应开口26并且与周向壁14相切的点的平面成0
°±
10
°
范围的角度。
20.在气体从气体供应开口26流出的流动方向至少最初与周向壁14相切的情况下，冷却气体将不会立即沿细长周向壁14的纵向方向流动，而是将沿周向壁14的切向方向散布。仅在冷却气体沿周向壁14的切线方向散布之后，冷却气体才沿着细长周向壁14的纵向方向l流动，如图1中的箭头f所示。通过首先切向地分配冷却气体，周向壁14被更均匀地冷却。以此方式，不形成冷点，并且防止与这些所谓的冷点相关的缺点。
21.在一实施例中，其示例在图3中以分解图示出，每个冷却气体供应可以包括冷却气
体入口管22，其端部部分24延伸到冷却室20中。同样在图4中示出的所述端部部分24可以设置有至少一个冷却气体供应开口26。每个冷却气体入口管22可以由一件制成。每个冷却气体入口管22可以由陶瓷材料制成。延伸到冷却室20中的冷却气体入口管22的轴向端部部分28可被封闭。
22.在图4所示的示例中，冷却气体入口管22延伸到冷却室20中。冷却气体入口管22可以延伸穿过外壳16中的开口44。通过使冷却气体入口管22的轴向端部部分28封闭，可以防止冷却气体平行于细长周向壁14的纵向方向进入冷却室20。所示的冷却气体入口管22的端部部分设置有两个冷却气体供应开口26。每个供应开口定向成使得经由所述开口进入冷却室20的冷却气体相对于周向壁14切向地进入冷却室20。冷却气体入口管22可以设置有凸轮46，该凸轮布置成与外壳16中的对应凹部48协作，该凹部48是冷却气体入口管22延伸穿过的开口44的一部分。冷却气体入口管22上的凸轮46和外壳16中的凹部48的组合固定了冷却气体入口管22相对于外壳16且因此也相对于立式批处理炉组件10和芯管12的定向。这可以确保冷却气体供应开口26将相对于芯管12具有正确的定向，从而冷却气体将以与周向壁14基本相切的流动方向进入冷却室20。
23.在芯管12中的晶片的处理期间，冷却气体入口管22可被加热。当开始冷却时，所供应的冷却气体可导致冷却气体入口管22的温度大幅下降。该温度下降可能导致冷却气体入口管22中的内部应力。通过将冷却气体入口管22实施为一个整体部分，在冷却气体入口管22中没有脆弱的接头，这会导致由该内部应力引起的冷却气体入口管22的破裂。优选地，每个冷却气体入口管22由陶瓷材料制成。陶瓷材料能够承受高温和较大的温度波动。这使得陶瓷材料非常适合于冷却气体入口管22。
24.在图2示出其示例的实施例中，至少一个冷却气体供应22包括围绕芯管12均匀间隔开的多个冷却气体供应。通过围绕芯管12均匀地间隔开冷却气体供应，可以获得冷却气体沿着细长周向壁14的均匀流入。
25.在图1示出其示例的实施例中，立式批处理炉组件10可进一步包括至少一个冷却气体排放30，其包括至少一个排放开口31以从冷却室20排放冷却气体。在运行中，所发出的冷却气体可以从至少一个冷却气体供应沿着芯管12的细长周向壁14流动到至少一个冷却气体排放30。
26.至少一个冷却气体排放30可包括围绕芯管12均匀间隔开的多个冷却气体排放30。通过围绕芯管12均匀地间隔开冷却气体排放30，获得冷却气体沿着细长周向壁14的均匀流出。
27.如图1所示，至少一个冷却气体供应可以布置在冷却室34的第一纵向端部32处或附近，至少一个冷却气体排放30可以布置在冷却室34的第二纵向端部处或附近。这样，冷却气体将沿着细长周向壁14平行于纵向方向流动，如箭头f所示。
28.立式批处理炉组件10可进一步包括冷却气体再循环通道36，其从至少一个冷却气体排放30延伸到至少一个冷却气体供应22。冷却气体再循环通道36可以包括压力增加装置38，比如作为风扇或鼓风机，以及热交换器40，其配置为冷却再循环通道36中的冷却气体。通过使冷却气体再循环，冷却气体被重新使用，这意味着不必供应新的冷却气体。当冷却气体不是环境空气而是例如必须购买且其的供应可能会用完的浓缩氮时，这是特别有利的。此外，由于不总是向冷却室20中引入新的冷却气体，所以碎屑或污染物也不会进入冷却室
20。同样，源自立式批处理炉组件10的冷却室或其他部分的有害污染物也不会与冷却气体一起排放到周围环境中。
29.优选地，压力增加装置38可以布置在热交换器40的下游。可能期望使冷却气体供应开口26处的压力在一定水平。通过使压力增加装置38布置在热交换器40的下游，压力增加装置38需要较少的功率来在冷却气体供应开口26处实现一定压力，这与将压力增加装置38布置在热交换器40的上游的布置相反。
30.至少一个冷却气体排放30的配置可以类似于至少一个冷却气体供应的配置，其中冷却气体在冷却室20内的流动方向是可逆的。至少一个冷却气体排放开口可以配置为使得当冷却气体在冷却室20内的流动方向反向并且冷却气体排放开口用作冷却气体供应开口26时，冷却气体沿与周向壁14基本相切的流动方向进入冷却室20。
31.冷却气体可以通过从所述芯管12吸收热量来冷却芯管12。当沿一个方向流动时，冷却气体在进入冷却室20时最冷，而在通过冷却气体排放30离开时最热。这意味着周向壁14的最靠近冷却气体排放30的部分将被冷却气体冷却到比周向壁14的更靠近冷却气体供应管22的部分更少的程度。为了提高细长周向壁14的整体冷却速度，使冷却气体也从冷却气体排放30流向冷却气体供应可能是有益的。冷却气体然后可以从冷却气体供应沿着周向壁14流到冷却气体排放30一定时间，从而主要冷却周向壁14的最靠近冷却气体供应的部分。在所述一定时间之后，流动方向可以反向，并且冷却气体可以从冷却气体排放30沿着周向壁14流到冷却气体供应22一定时间，从而主要冷却周向壁14的最靠近冷却气体排放30的部分。以这种方式提高了冷却气流的整体冷却效率。
32.在图1所示的示例中，可以实现该流动反向，因为压力增加装置38的入口可以连接至再循环通道36的两个抽吸部分36b。每个抽吸部分36b可以包括排放阀52a、52b。压力增加装置38的出口可以连接到再循环通道36的压力部分36a。冷却气体再循环通道36的供应部分36a被分成两部分，并且每个部分可以包括分流阀42a、42b。在使用中，仅一个抽吸部分36b可以是运行的运输冷却气体，而另一个可以被相关的排放阀52a或52b封闭。通过巧妙地切换分流阀42a、42b和排放阀52a、52b，冷却气体可被引导至至少一个冷却气体供应22并且随后经由冷却室20被引导至至少一个冷却气体排放30，或者可替代地，被引导至至少一个冷却气体排放30并且随后经由冷却室20被引导至至少一个冷却气体供应22。
33.除了在功能上相同之外，冷却气体排放30也可以在结构上与冷却气体供应22相同。这对于构建所述冷却气体排放30和冷却气体供应22是有利的，因为仅需要制造一种类型的部件即可。
34.本公开还可以提供一种用于冷却立式批处理炉的方法。该方法可以包括提供根据说明书的立式间歇式炉10，以及在冷却室20中以与周向壁14基本相切的流动方向供应冷却气体。
35.在实施例中，基本相切的流动方向包括与细长周向壁14的纵向方向l成90
°±
15
°
范围的角度。
36.在实施例中，基本相切的流动方向包括与通过周向壁的最接近所述相应的冷却气体供应开口26并且与周向壁14相切的点的平面成0
°±
10
°
范围的角度。
37.在初始流动与周向壁14相切的情况下，冷却气体将不会立即沿着细长周向壁14的纵向方向l流动，而是将沿周向壁14的切向方向分配。仅在冷却气体已经沿周向壁14的切向
方向分配之后，冷却气体才沿着细长周向壁14在纵向方向l上流动。这样就不会形成冷点，并且防止了与这些所谓的冷点相关的缺点。
38.尽管上面已经部分地参考附图描述了本发明的说明性实施例，但应当理解，本发明不限于这些实施例。通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的发明时可以理解和实现所公开的实施例的变型。
39.在整个说明书中，对“一个实施例”或“一实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书中各处出现的短语“在一个实施例中”或“在一实施例中”不一定都指的是同一实施例。
40.此外，应注意，上文描述的各种实施例中的一个或多个的特定特征、结构或特性可以彼此独立地使用，并且可以以任何合适的方式组合以形成新的未明确描述的实施例。在详细描述和权利要求中使用的附图标记既不限制实施例的描述，也不限制权利要求。附图标记仅用于明晰。
41.附图标记列表
42.10
–
立式批处理炉组件
43.12
–
芯管
44.14
–
周向壁
45.16
–
外壳
46.18
–
加热元件
47.20
–
冷却室
48.22
–
冷却气体入口管
49.24
–
(冷却气体入口管的)端部部分
50.26
–
冷却气供应开口
51.28
–
(冷却气体入口管的)轴向端部
52.30
–
冷却气体排放
53.32
–
(冷却室的)第一纵向端部
54.34
–
(冷却室的)第二纵向端部
55.36
–
冷却气体再循环通道
56.38
–
压力增加装置
57.40
–
热交换器
58.42a
–
分流阀
59.42b
–
分流阀
60.44
–
(外壳中的)开口
61.46
–
凸轮
62.48
–
凹部
63.52a
–
排放阀
64.52b
–
排放阀
65.l
–
纵向方向。