一种适用于立式成膜设备的发热装置的制作方法

1.本实用新型涉及半导体晶片制备技术领域，特别是涉及一种适用于立式成膜设备的发热装置。


背景技术：

2.立式成膜设备进行半导体晶片制备，反应室内升至反应温度原料气体从上向下流动与晶片表面接触进行外延反应。气体流道外侧增加热场用于气体预热可有效提高成膜质量。采用电阻式热场可自主调节各部分发热体的功率，有利于工艺优化。
3.电阻式发热体采用金属电极与外部电源连接，传统一体式电极制作成折弯结构安装难度较高且加工复杂，采用一体式电极结构时，当需要对反应室内部进行维护清理时，还需要将一体式电极全部拆卸拿下才能够对反应室进行清理。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种适用于立式成膜设备的发热装置，以解决上述现有技术存在的问题，采用多段式结构，清理反应室内部时仅需拆装前段部分电极，从而避免拆卸后段电极与外部电缆，提高成膜设备整体的稳定性。
5.为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：
6.本实用新型提供一种适用于立式成膜设备的发热装置，包括发热体、石墨电极和电连接件，所述发热体设置于反应室内的分隔套筒外侧的环形发热室内，在所述分隔套筒内形成气体流道，所述环形发热室与所述分隔套筒同轴嵌套设置，所述石墨电极的一端和所述发热体连接，另一端可拆卸设置于电极座上，所述电连接件的一端通向电源，另一端可拆卸设置于所述电极座上，所述电连接件包括多段子电连接件，各所述子电连接件均呈直杆或直棒形，各所述子电连接件均由金属材料制成，多段所述子电连接件依次可拆卸连接。
7.优选的，所述环形发热室内沿竖向布设有多个所述发热体，所述发热体呈环形，各所述发热体的两侧均连接有一个所述石墨电极，一个所述石墨电极对应设置有一个所述电极座，多个所述电极座均固定设置于石英环上，所述石英环固定设置于所述反应室的上部，所述石英环、所述环形发热室和所述分隔套筒均同轴。
8.优选的，多个所述子电连接件分别为电极棒、平板、连杆和电极柱，所述电极柱固定设置，所述电极柱的底部设置有电缆连接处，所述电极柱顶部与所述连杆铰接连接，所述平板与所述连杆通过紧定螺钉连接，所述电极棒的一端可拆卸连接于所述电极座上，所述平板顶端与所述电极棒远离所述电极座的一端可拆卸连接。
9.优选的，立式设备的外壁设置有多个电极盒，所述电极棒的一端位于所述立式设备的内部，另一端伸出所述立式设备后即伸进所述电极盒内，所述电极棒、所述平板、所述连杆和所述电极柱的连接处均位于所述电极盒内。
10.优选的，所述电极盒的侧端盖上设有冷却流道，所述侧端盖能够打开，所述电极盒上还设置有用于通入保护气体的进气口，所述电缆连接处位于所述电极盒的下方，所述电
缆连接处的外侧罩设有保护罩。
11.优选的，所述电极柱的底部穿过所述电极盒的底板，所述电极柱穿设于所述电极盒的底板的部分壁面外套设有绝缘陶瓷套。
12.优选的，所述保护罩上设置有散热风扇。
13.本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：
14.1、发热体与电源之间的连接采用多段式结构，清理反应室内部时仅需拆装前段部分电极，从而避免拆卸后段电极与外部电缆，提高成膜设备整体的稳定性。
15.2、金属电极远离发热体，区域内发热量较低。且通过向电极盒内充保护气体以及端盖上开设冷却流道来带走电极盒内的热量，降低温度，相较于传统金属电极内部冷却的形式，本方案采用外部冷却，使得电极结构简单且整体占用的安装空间较小，有利于多个反应室并排同步生产。
16.3、金属电极主体置于电极盒内，电极伸出端与电缆连接处用保护罩进行遮挡，确保工艺过程中的安全性。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为立式成膜设备反应室和周边电极盒内部结构剖视图；
19.图2为反应室电极盒与外部进气、冷却系统连接和内部电极连接处示意图；
20.图3为电极盒内外结构局部放大图；
21.图4为电极棒拆装时电极盒内结构示意图；
22.图5为石墨电极和金属电极连接局部放大图；
23.图中：1-反应室；2-保温组件；3-石墨电极；4-电极盒；5-供电电源；6-发热体；7-保护气气源；8-冷却系统；9-进气法兰；10-侧端盖；11-冷却流道；12-固定螺栓；13-平板；14-电极棒；15-石英套；16-连杆；17-紧定螺钉；18-电极柱；19-绝缘陶瓷套；20-固定法兰；21-保护罩；22-电缆连接处；23-散热风扇；24-石英环；25-电极座；26-石墨螺栓；27-分隔套筒。
具体实施方式
24.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。
25.本实用新型的目的是提供一种适用于立式成膜设备的发热装置，以解决上述现有技术存在的问题，采用多段式结构，清理反应室内部时仅需拆装前段部分电极，从而避免拆卸后段电极与外部电缆，提高成膜设备整体的稳定性。
26.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
27.本实用新型提供一种适用于立式成膜设备的发热装置，如图1～图5所示，包括发热体6、石墨电极3和电连接件，发热体6为电阻式发热体，发热体6设置于反应室1内的分隔套筒27外侧的环形发热室内，反应室1的内壁面与分隔套筒27之间的夹层即为环形发热室，在分隔套筒27内形成气体流道，发热体6用于对气体流道内的气流进行加热，环形发热室与分隔套筒27同轴嵌套设置，石墨电极3的一端和发热体6连接，另一端可拆卸设置于电极座25上，电极座25为是导电部件，用于将电连接件和石墨电极3导通，电连接件的一端通向电源，另一端可拆卸设置于电极座25上，电连接件的一端通过石墨螺栓26固定于电极座25上，电连接件包括多段子电连接件，各子电连接件均呈直杆或直棒形，相比于弯曲形的电极，直杆或直棒形结构更加易于制作，各子电连接件均由金属材料制成，多段子电连接件依次可拆卸连接。
28.本实用新型提供的适用于立式成膜设备的发热装置中的发热体6与电源之间的连接采用多段式结构，清理反应室内部时仅需拆装前段部分电极，从而避免拆卸后段电极与外部电缆，提高成膜设备整体的稳定性；另外，金属电极远离发热体6，区域内发热量较低。
29.于具体的实施例中，环形发热室内沿竖向布设有多个发热体6，发热体6呈环形，各发热体6的两侧均连接有一个石墨电极3，以形成回路，一个石墨电极3对应设置有一个电极座25，多个电极座25均固定设置于石英环24上，石英环24具备绝缘效果，石英环24固定设置于反应室1上部。
30.优选的，发热体6呈环形并套设于分隔套筒27外，设有多个发热体6且依次沿着竖向排布于环形发热室内，图2中两个相对的电极盒对应一个发热体6，一端进一端出形成电流通路。
31.于具体的实施例中，如图3所示，多个子电连接件分别为电极棒14、平板13、连杆16和电极柱18，电极柱18固定设置，电极柱18的底部设置有电缆连接处22，电极柱18顶部与连杆16铰接连接，平板13与连杆16通过紧定螺钉17连接，电极棒14的一端可拆卸连接于电极座25上，平板13顶端与电极棒14远离电极座25的一端可拆卸连接，将平板13从电极棒14上拆卸下来并转动平板13以及连杆16即可断开平板13与电极棒14之间的连接关系，平板13与连杆16采用插片形式连接，安装紧定螺钉17使平板13与连杆16紧贴，间隙处用薄片填充以增大接触面积防止打火。连杆16外侧安装石英套15，避免电极与电极盒4内壁接触导致漏电等情况发生。
32.于具体的实施例中，立式设备的外壁设置有多个电极盒4，电极盒4绕反应室1腔体圆周布设，电极棒14的一端位于立式设备的内部，另一端伸出立式设备后即伸进电极盒4内，立式设备的外层设置有安装孔，电极棒14穿过安装孔并与孔壁之间有间隙，电极棒14、平板13、连杆16和电极柱18的连接处均位于电极盒4内。
33.于具体的实施例中，电极盒4的侧端盖10上设有冷却流道11，冷却流道11与外界的冷却系统8连通，侧端盖10能够打开，电极盒4上还设置有用于通入保护气体的进气口，进气口与外界的保护气气源7连通，电极盒4顶部进气法兰9两端安装有进气接头，形成进气口，用管路依序连通各个进气法兰9且共用同一个气源使各处气流一致，电缆连接处22位于电极盒4的下方，电缆连接处22的外侧罩设有保护罩21。成膜过程中保护气气源7持续向电极盒4内通入氩气等保护气体可起到一定的冷却作用。保护气从顶部进气法兰9稳定通入，先填充电极盒4内部区域再沿电极棒14经安装孔通入反应室1热场，充当电极连接处的传导介
质，也能起到保护热场避免反应气体侵入沉积的作用。
34.于具体的实施例中，电极柱18的底部穿过电极盒4的底板，底板的下方固定设置有固定法兰20，电极柱18穿设于固定法兰20中，电极柱18穿设于固定法兰20的部分壁面外套设有绝缘陶瓷套19。绝缘陶瓷套19长度长于固定法兰20厚度，起到绝缘和密封作用。固定法兰20朝向底板的一侧开有密封圈槽孔，安装时有密封圈槽一面与底板紧贴压紧密封圈，并用螺栓进行固定。电极柱18螺纹端位于电极盒4下方与带有相配合螺纹的电缆接头拧紧后接上外部电源电缆。
35.于具体的实施例中，保护罩21上设置有散热风扇23。
36.拆装时的流程如下
37.石墨电极3和金属电极分别安装于电极座25，拆装立式成膜设备内部的石墨电极3时不需要拆装金属电极。拆装反应室1内部所有部件时仅需要脱开电极棒14。拆卸流程为打开电极盒4端盖，取掉金属电极两端分别与电极座25和连杆16连接固定的螺栓，拧松连杆16与电极柱18的紧定螺钉17，调节连杆16角度取出金属电极棒14。
38.该多段式金属电极可避免炉内清理时频繁拆装电极电缆连接处22，提高整体稳定可靠性。
39.补充说明
40.立式成膜设备上部热场电极连接固定点位于同一高度，电极盒4和金属电极绕反应腔外壁圆周均布。基于金属电极端部散热影响、反应室内部清理等需求设计发明该多段式电极和配套的冷却方式。采用金属电极从电极连接处横向伸入电极盒4后与多段式可活动电极结构连接的形式，电极朝向变为垂直向下并与外部电源电缆相连。升温过程中电极盒4保持气氛环境，冷却方式为电极盒4端盖冷却流道11内持续通冷却液。
41.本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。