[发明专利]一种提高管路温度一致性的加热带及其设计方法

说明书

本发明公开了一种提高管路温度一致性的加热带及其设计方法，加热带由位于管路中间的中间加热带、位于管路两端的第一加热带、第二加热带组成，第一、第二加热带加热层的功率密度与中间加热带的加热层的功率密度不同；设计方法包括：根据管路总长、散热及管路两端连接的终端器件的热损耗，计算得到第一加热带、第二加热带以及中间加热带长度；根据加热带长度，计算得到各段加热带的加热功率；根据加热功率，计算得到各段加热带的功率密度。本发明通过使加热带在管路的中间位置与两端位置具有不同的功率密度，从而产生不同的热量，可以大大提高管路加热温度的一致性，减少反应源在温度低点的冷凝，改善工艺效果，提高成品率。

技术领域

本发明涉及半导体管路加热技术领域，更具体地，涉及一种可提高管路温度一致性的加热带及其设计方法。

背景技术

在半导体工艺中，反应源种类繁多，部分反应源在低温的情况下会产生凝结现象。一旦反应源在传输管路中发生凝结现象，并在气体的作用下产生剥落，然后进入工艺腔室，就会导致大量颗粒的产生，从而影响工艺效果，导致成品率大大降低。因此，必须将反应源的传输管路加热到合适的温度，避免反应源的凝结现象。

反应源管路通常使用缠绕或包裹在管路上的加热带进行加热，加热带表面包敷有保温材料，保证操作人员可接触位置的温度安全，同时降低热损耗，提高效率。反应源管路多采用不锈钢材质，其导热性能一般，导致在加热带的两端位置温度较低，使得整根管路的温度一致性较差，因而会产生局部冷凝现象。因此，如何提高管路温度的一致性对工艺结果至关重要。

请参阅图1，图1是现有的一种反应源管路加热带设计结构示意图。如图1所示，现有技术的加热带采用加热层200与保温层300一体化设计方式，加热层200内部使用加热丝，外部使用绝缘材料，保温层300使用导热系数低的材料，以减少热量损耗。整段管路100上的加热带采用相同的导热及散热进行计算，保证每段加热带的加热密度相同。在加热层安装有控温热偶400，控温热偶采用双通道热偶，其中一个用于控温，另一个作为监测热偶，保证安全。

加热带根据管路的形式进行随型设计，方便安装及维护时的拆装。根据管路的长度及管路上的接头、器件等，一段管路会使用多段加热带。如果多段加热带独立控温，会导致管路部分温区过多，成本增加。因此多段加热带使用一路控温，加热带使用串联或并联的方式。控温热偶将温度传送至温控器，温控器输出DO信号至固态继电器，以调整功率输出。

上述现有技术不考虑管路两端与中间散热的差别，认为管路各位置温度相同，因而采用了加热层相同功率密度、保温层相同厚度的设计。但在实际使用中，发现管路的温差较大，约10℃左右。因此，有必要对现有的加热带设计方法进行改进。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种提高管路温度一致性的加热带及其设计方法，以保证整条管路的温度一致性，保证工艺效果，提高成品率。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种提高管路温度一致性的加热带，所述加热带包括内层的加热层及外层的保温层，所述加热带由位于管路中间的中间加热带、位于管路两端的第一加热带、第二加热带三段加热带组成,且所述第一加热带和所述第二加热带的加热层的功率密度与所述中间加热带的加热层的功率密度不同。

优选地，所述第一加热带和所述第二加热带的加热层的功率密度大于所述中间加热带的加热层的功率密度。

优选地，所述第一加热带和所述第二加热带的保温层的厚度与所述中间加热带的保温层的厚度不同。

优选地，所述第一加热带和所述第二加热带的保温层的厚度大于所述中间加热带的保温层的厚度。

优选地，在中间加热带上设置控温热偶，在第一加热带、第二加热带上分设监控热偶。