CN101924002B - 一种加热装置及应用该加热装置的等离子体处理设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种加热装置，其包括用以加热工件的多个加热元件和用以安装所述多个加热元件的支架。其中，所述支架包括：水平调节部，用以调整所述多个加热元件在水平方向上彼此间的间距以及相对于工件的位置关系；以及竖直调节部，其连接所述水平调节部，并可相对于所述水平调节部运动，用以调整所述多个加热元件在竖直方向上的位置关系。此外，本发明还提供一种等离子体处理设备，其采用了本发明提供的上述加热装置，以对待加工工件进行均匀的预热处理。本发明提供的加热装置及等离子体处理设备，其可以方便地调整加热元件的位置，从而使工件获得均匀的温度分布，并提高工艺均一性。

Description

一种加热装置及应用该加热装置的等离子体处理设备

技术领域

本发明涉及等离子体处理技术领域，具体地，涉及一种加热装置及应用该加热装置的等离子体处理设备。 

背景技术

目前，随着科技的不断进步，等离子体处理技术得到了长足的发展。与此同时，市场对产品的质量要求也越来越高，而在实际生产当中，往往一些细微的工艺误差就会导致产品的质量大幅下降。这就要求企业不断改进自身的生产工艺和加工设备以满足新的市场需求。 

以太阳能电池或者半导体芯片的生产为例，对硅片等的待加工工件进行加工前的预热处理就是一项看似简单、实则对产品质量影响甚大的重要环节，如果工件受热不均匀或者同一版的工件温度不一致将严重影响最终加工工艺的均一性，降低产品质量。 

通常，对诸如硅片等的待加工工件的预热处理是借助于加热装置完成的。图1和图2就示出了这样一种用于加热硅片的加热装置，其包括托板1、支架7和并排安置于支架7上并位于托板1上方的多个加热元件2。该加热装置所采用的加热元件2为红外辐射加热灯管(以下简称红外灯管)。将整版的工件3(例如，硅片等)均匀地排列在托板1上，通过加热元件2所发出的红外辐射对工件3进行加热。其中，各个加热元件2之间的水平距离固定并相等，而且各个加热元件2到工件3的垂直距离固定而不可调节。 

尽管上述加热装置可对硅片等的待加工工件进行预热处理，但是对于不同的试验或工艺，待加工工件往往不同，并且不同的待加工工件的热容量往往也不同。因此，为了使不同试验或工艺中的待加工工件所吸收的辐射能量最大化，并使待加工工件的温度均匀， 就需要相应地改变加热元件之间的水平距离和/或改变加热元件到工件的距离。然而，图1和图2所示的加热装置中的加热元件是固定地安装在支架上的，而且支架本身又固定在等离子体处理设备的预热腔室的顶部或侧壁上。由此可见，图1和图2中的加热元件的位置是固定不变并不可调节的。 

这样，为了使不同的试验或工艺能够有与之相适应的加热元件位置布局，就需要为等离子体处理设备配置多个加热装置，而且对于不同的加热装置，其加热元件彼此间的距离不同和/或其加热元件到待加工工件的距离不同。然而，尽管通过更换这些另外配置的加热装置可以使加热元件相对于待加工工件的位置发生改变，进而改变加热元件对待加工工件的热辐射，但是这种方式存在下述不足： 

其一，为等离子体处理设备另外配置多个加热装置，不仅会增大成本，而且在根据实际需要而更换加热装置时，要先拆卸原有加热装置再安装新加热装置，这使得操作较为繁琐，并导致人力成本的浪费和效率的降低。 

其二，尽管可以通过更换加热装置来改变加热元件相对于待加工工件的位置关系，然而对于每一个加热装置而言，其中的加热元件彼此之间的距离和/或加热元件到待加工工件之间的距离却是固定不变的，而且在实际应用中，等离子体处理设备所配置的加热装置的数量是有限的，这样便使得加热元件彼此间的距离和/或加热元件到待加工工件的距离的可调范围也是有限的，也就是说，加热元件彼此间的距离和/或加热元件到待加工工件的距离仅仅在有限个固定值间变化。这使得加热元件相对于待加工工件的位置关系仅仅存在上述有限数量的情形，而并不能根据实际需要任意可调，从而使得这种位置关系并不能处于期望的状态，进而使得待加工工件所吸收的能量和预热温度并不能达到期望的效果，并最终影响产品的质量。 

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种加热装置及应用该加热装置的等离子体处理设备，其可以方便地调整加热元件的位置，从而使工件获得均匀的温度分布，并提高工艺均一性。

为此，本发明提供一种加热装置，包括用以加热工件的多个加热元件和用以安装所述多个加热元件的支架，所述加热元件包括红外灯管和/或电阻丝；所述支架包括：水平调节部，用以基于加热元件所发出的光波波长而调整所述多个加热元件在水平方向上彼此间的间距以及相对于工件的位置关系；以及竖直调节部，其连接所述水平调节部，并可相对于所述水平调节部运动，用以基于加热元件所发出的光波波长而调整所述多个加热元件在竖直方向上相对于工件的位置关系。 

其中，所述水平调节部包括沿水平方向设置的导轨及与之相配合并可沿该导轨移动的滑块，和/或包括沿水平方向设置的丝杠及与之相配合并可沿该丝杠运动的螺母。 

其中，所述竖直调节部包括沿竖直方向设置的导轨及与之相配合并可沿该导轨移动的滑块，和/或包括沿竖直方向设置的丝杠及与之相配合并可沿该丝杠运动的螺母。 

其中，所述加热装置还包括水平锁紧部，其设置在所述水平调节部上，用以根据需要将滑块固定住而使滑块与导轨的相对位置保持不变，或者根据需要将螺母固定住而使螺母与丝杠的相对位置保持不变，进而保持加热元件在水平方向上的位置不变。 

其中，所述加热装置还包括竖直锁紧部，其设置在所述竖直调节部上，用以根据需要将滑块固定住而使滑块与导轨的相对位置保持不变，或者根据需要将螺母固定住而使螺母与丝杠的相对位置保持不变，进而保持加热元件在竖直方向上的位置不变。 

其中，所述竖直调节部与所述加热元件数量一致并逐一对应，所述加热元件设置在与之相对应的竖直调节部上并可沿竖直方向移动，且每一个竖直调节部均与所述水平调节部相连并可沿其进行水平方向上的移动。 

其中，所述加热装置还包括夹持部，所述夹持部与所述加热元件数量一致并逐一对应，每一个所述加热元件均经由与之相对应的夹持部而安装到相应的竖直调节部上。 

其中，所述竖直调节部的数量为1，所述加热元件安装在所述水平调节部上并可沿其进行水平方向上的移动，所述水平调节部与所述竖直调节部相连并可沿其进行竖直方向上的移动。 

此外，本发明还提供一种等离子体处理设备，其包括预热腔室，并且在所述预热腔室的顶部或侧壁上设置本发明提供的上述加热装置，以便根据需要而调整所述加热装置中加热元件彼此的间距以及加热元件到待加工工件的距离，以对待加工工件进行均匀的预热处理。 

本发明具有下述有益效果： 

在本发明提供的加热装置及应用该加热装置的等离子体处理设备中，设置有可以对加热元件进行位置调节的水平调节部和竖直调节部，借助于该水平调节部可以方便地在水平方向上调整加热元件彼此间的距离及与工件的位置关系，借助于该竖直调节部可以方便地在竖直方向上调整加热元件与工件的位置关系，从而可以使每个工件尽可能地获得等量的热辐射，以便使各个工件经加热处理后的温度大致相等，进而有效提高工艺的均一性和产品的加工质量。 

此外，由于本发明提供的等离子体处理设备的加热装置自身就设置有水平调节部和竖直调节部，因而本发明提供的等离子体处理设备无需为改变加热元件的位置而另外配置多个加热装置，这样不仅可以节约成本，而且也可以免去因更换加热装置而带来的繁琐操作。 

附图说明

图1为现有的一种红外灯管加热装置的结构示意图； 

图2示出了图1所示加热装置的部分结构的立体图；

图3为本发明第一实施例提供的加热装置的结构示意图；以及 

图4为本发明第二实施例提供的加热装置的结构示意图。 

具体实施方式

为使本技术领域的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加热装置及应用该加热装置的等离子体处理设备进行详细描述。 

请参阅图3，本发明第一实施例提供的加热装置包括支架及设置在支架上的多个加热元件2。其中，支架具体包括：用以夹持固定加热元件2的加热元件夹持部4、用以引导加热元件2进行水平运动的水平调节部5和用以引导加热元件2进行竖直运动的竖直调节部6。 

如图所示，本实施例中，加热元件夹持部4的数量、竖直调节部6的数量以及加热元件2的数量均一致(例如，本实施例中均为2)，且加热元件夹持部4的一端安装有加热元件2，另一端与对应的竖直调节部6连接，从而可以使各加热元件夹持部4携带相应的加热元件2沿对应的竖直调节部6而在竖直方向上的运动，以在竖直方向上调整各加热元件2相对于工件3的位置关系。 

而且，本实施例中的各竖直调节部6均与水平调节部5相连，从而可以使加热元件2经由加热元件夹持部4和竖直调节部6而沿水平调节部5进行水平方向上的运动，以在水平方向上调整加热元件2相对于工件3的位置关系。 

在实际应用中，竖直调节部6包括沿竖直方向设置的导轨及与之相配合并可沿该导轨移动的滑块。各加热元件夹持部4可以固定在相应的滑块上。当然在实际应用中，各加热元件夹持部4也可以与相应的滑块一体成型，即，将加热元件夹持部4上的与导轨相连的端部设置成与导轨相配合的滑块。通常，导轨可以设置成槽状导轨或脊状导轨，相应地，滑块可以设置成与之相配合的脊状滑块或槽状滑块。 

作为一个替代方案，竖直调节部6包括沿竖直方向设置的丝杠及与之相配合并可沿该丝杠运动的螺母。各加热元件夹持部4可以固定在相应的螺母上。当然在实际应用中，各加热元件夹持部4也可以与相应的螺母一体成型，即，将加热元件夹持部4上的与丝杠相连的端部设置成与该丝杠相配合的螺母。 

类似地，水平调节部5包括沿水平方向设置的导轨及与之相配 合并可沿该导轨移动的滑块。各竖直调节部6可以固定在相应的滑块上。当然在实际应用中，各竖直调节部6也可以与相应的滑块一体成型，即，将竖直调节部6的与水平调节部5中的导轨相连的一端设置成与该导轨相配合的滑块。 

作为一个替代方案，水平调节部5包括沿水平方向设置的丝杠及与之相配合并可沿该丝杠运动的螺母。各竖直调节部6可以固定在相应的螺母上。当然在实际应用中，各竖直调节部6也可以与相应的螺母一体成型，即，将竖直调节部6的与水平调节部5中的丝杠相连的一端设置成与该丝杠相配合的螺母。 

这样，在实际应用中，无论本发明提供的加热装置是设置于工件3的上方或下方，还是设置于工件3的侧面，都可以借助于其中的水平调节部5和/或竖直调节部6而使每一个加热元件2沿水平方向和/或竖直方向运动，从而可以调整各加热元件2相对于工件3的位置关系，进而调整工件3所接收到的来自加热元件2的热量，以使工件3获得均匀的温度分布，并最终提高工艺均一性。 

需要指出的是，本发明中所述的加热元件包括红外灯管和/或电阻丝。并且，前述水平调节部基于加热元件所发出的光波波长而调整加热元件在水平方向上的位置；以及竖直调节部基于加热元件所发出的光波波长而调整加热元件在竖直方向上的位置。 

请参阅图4，本发明第二实施例提供的加热装置包括支架及设置在支架上的多个加热元件2(图中仅示出5个加热元件2)。所述支架包括水平调节部5、竖直调节部6以及加热元件夹持部4。 

其中，水平调节部5包括沿水平方向设置的导轨及与之相配合并可沿该导轨移动的滑块，该导轨为燕尾槽状导轨，与之相配合的滑块为截面呈燕尾状的脊状导轨，并且加热元件夹持部4可以固定在该滑块上，或者加热元件夹持部4与该滑块一体成型。这样，便使得加热元件2可以经由加热元件夹持部4而沿水平调节部5的槽状导轨进行水平方向上的运动。 

类似地，竖直调节部6包括沿竖直方向设置的导轨及与之相配合并可沿该导轨移动的滑块，该导轨为燕尾槽状导轨，与之相配合 的滑块为截面呈燕尾状的脊状导轨，并且水平调节部5可以固定在该滑块上，或者水平调节部5与该滑块一体成型。这样，便使得加热元件2可以经由加热元件夹持部4和水平调节部5而沿竖直调节部6的槽状导轨进行竖直方向上的运动。 

由上可知，借助于本实施例中的水平调节部5可以使各加热元件2在水平方向上调整其相对于工件的位置关系；同时，借助于竖直调节部6可以使全部加热元件2沿竖直方向整体移动，以在竖直方向上整体地调整加热元件2相对于工件的位置关系。可以理解，本实施例并不像前述第一实施例那样可以在竖直方向上对每一个加热元件2单独进行调整，因而前述第一实施例为更优选的实施例。 

需要指出的是，尽管前述实施例中的加热元件的数量为2个或5个，然而在实际应用中，本发明提供的加热装置中的加热元件的数量可以不局限于此，例如，可以为1个或多个。 

还需要指出的是，本发明提供的加热装置还可以设置有锁紧部，其在各加热元件调整到理想位置后，将加热元件、水平调节部和竖直调节部彼此之间的位置关系固定住。该锁紧部例如可以采用螺栓和螺母将滑块与导轨之间的位置固定住，或者将丝杠和螺母之间的位置固定住。 

具体地，在水平调节部上设置水平锁紧部，用以根据需要将滑块固定住而使滑块与导轨的相对位置保持不变，或者根据需要将螺母固定住而使螺母与丝杠的相对位置保持不变，进而保持加热元件在水平方向上的位置不变。类似地，在竖直调节部上设置竖直锁紧部，用以根据需要将滑块固定住而使滑块与导轨的相对位置保持不变，或者根据需要将螺母固定住而使螺母与丝杠的相对位置保持不变，进而保持加热元件在竖直方向上的位置不变。 

此外，本发明还提供一种等离子体处理设备，包括预热腔室，并且在该预热腔室的顶部或侧壁上设置有本发明提供的前述加热装置，以便根据需要而调整所述加热装置中加热元件彼此的间距以及加热元件到待加工工件的距离，以对待加工工件进行均匀的预热处理。 

需要指出的是，本发明所提供的加热装置及应用该加热装置的等离子体处理设备可用于太阳能电池生产工艺、半导体芯片制造工艺以及TFT面板制造工艺中的对工件进行预热处理的过程，但并不局限于此，在不脱离本发明精神和实质的前提下，本发明所提供的加热装置和/或等离子体处理设备也可用于其它适宜的对工件进行加热处理的生产工艺或系统中。 

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。 

Claims (9)

1.一种加热装置，包括用以加热工件的多个加热元件和用以安装所述多个加热元件的支架，所述加热元件包括红外灯管和/或电阻丝；其特征在于所述支架包括：

水平调节部，用以基于加热元件所发出的光波波长而调整所述多个加热元件在水平方向上彼此间的间距以及相对于工件的位置关系；以及

竖直调节部，其连接所述水平调节部，并可相对于所述水平调节部运动，用以基于加热元件所发出的光波波长而调整所述多个加热元件在竖直方向上相对于工件的位置关系。

2.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述水平调节部包括沿水平方向设置的导轨及与之相配合并可沿该导轨移动的滑块，和/或包括沿水平方向设置的丝杠及与之相配合并可沿该丝杠运动的螺母。

3.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述竖直调节部包括沿竖直方向设置的导轨及与之相配合并可沿该导轨移动的滑块，和/或包括沿竖直方向设置的丝杠及与之相配合并可沿该丝杠运动的螺母。

4.根据权利要求2所述的加热装置，其特征在于，还包括水平锁紧部，其设置在所述水平调节部上，用以根据需要将滑块固定住而使滑块与导轨的相对位置保持不变，或者根据需要将螺母固定住而使螺母与丝杠的相对位置保持不变，进而保持加热元件在水平方向上的位置不变。

5.根据权利要求3所述的加热装置，其特征在于，还包括竖直锁紧部，其设置在所述竖直调节部上，用以根据需要将滑块固定住而使滑块与导轨的相对位置保持不变，或者根据需要将螺母固定住而使螺母与丝杠的相对位置保持不变，进而保持加热元件在竖直方向上的位置不变。

6.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述竖直调节部与所述加热元件数量一致并逐一对应，所述加热元件设置在与之相对应的竖直调节部上并可沿竖直方向移动，且每一个竖直调节部均与所述水平调节部相连并可沿其进行水平方向上的移动。

7.根据权利要求6所述的加热装置，其特征在于，还包括夹持部，所述夹持部与所述加热元件数量一致并逐一对应，每一个所述加热元件均经由与之相对应的夹持部而安装到相应的竖直调节部上。

8.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述竖直调节部的数量为1，所述加热元件安装在所述水平调节部上并可沿其进行水平方向上的移动，所述水平调节部与所述竖直调节部相连并可沿其进行竖直方向上的移动。

9.一种等离子体处理设备，包括预热腔室，其特征在于，在所述预热腔室的顶部或侧壁上设置如权利要求1至8中任意一项所述的加热装置，以便根据需要而调整所述加热装置中加热元件彼此的间距以及加热元件到待加工工件的距离，以对待加工工件进行均匀的预热处理。

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