應用于低溫多晶硅加熱工藝中的加熱裝置及加熱方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種加熱裝置和加熱方法，更具體而言，本發明涉及一種應用于低溫多晶硅加熱工藝中的加熱裝置和加熱方法。
【背景技術】
[0002]一般而言，在低溫多晶硅的快速退火設備的加熱技術中，快速退火爐的技術重點在于均勻地快速升溫及快速降溫，其加熱方式主要采用直接接觸式(即熱傳導)加熱以及熱輻射(非接觸式)加熱兩種方式，而降溫則一般利用氣體來進行。
[0003]在直接接觸式加熱方式中，可利用在加熱基座(或加熱板)上布設電阻絲來進行接觸式加熱。參見圖1，其中示出了現有技術中采用直接接觸加熱方式的加熱裝置的布置示意圖，其中在加熱基座10上嵌設有加熱電阻絲20，以加熱放置在加熱基座10上的玻璃基板30。
[0004]而在熱輻射加熱方式中，可利用紅外線熱能來進行輻射加熱。參見圖2，其中示出了現有技術中采用熱輻射加熱方式的加熱裝置的布置示意圖，如圖2所示，該加熱裝置包括加熱室和設置于該加熱室外側的紅外線加熱器40，以對放置于該加熱室內的玻璃基板進行輻射加熱。
[0005]然而，目前應用于快速退火爐中的這兩種加熱方式主要存在如下問題。
[0006]首先，對于直接接觸式加熱方式而言，利用布置有電阻絲的加熱基座雖有快速加溫的效果，但因為這種直接接觸加熱往往導致加熱均勻性受到加熱絲的布線密度的影響，從而影響溫度分布的均勻性，甚至導致玻璃發生形變，造成后續工序的合格率不佳。參見圖3，其中顯示了直接接觸加熱所造成的不均勻的溫度分布。然而同時，采用直接加熱方式較容易實現設備的大型化。
[0007]其次，在純熱輻射加熱方式中，加熱速率不如直接接觸加熱方式高，而且在大型設備中，如利用紅外線輻射熱能進行非接觸式加熱，加熱模式的均勻性更不容易控制。
[0008]此外，在現有的低溫多晶硅工藝中，由于待加熱的玻璃的面積越來越大，因此造成對溫度均勻性的控制較為困難。
[0009]因此，需要一種應用于低溫多晶硅加熱工藝中的加熱方法及加熱裝置，其既要能夠提高加熱速率，又要能夠維持加熱時溫度分布的均勻性。
【發明內容】
[0010]為了解決上述現有技術的問題，本發明的目的在于提供一種應用于低溫多晶硅加熱工藝中的加熱裝置及加熱方法，其既可以有效提高升溫速度，又可以維持加熱溫度的均勻性。
[0011]為了實現上述目的，本發明提供了一種應用于低溫多晶硅加熱工藝中的加熱裝置，所述加熱裝置包括:加熱室；輻射式加熱器，設置在所述加熱室的外側，用以向該加熱室內提供輻射熱量；以及吸熱板，設置于加熱室內，所述吸熱板能夠吸收所述輻射式加熱器的輻射熱量，并且所述吸熱板上能夠放置待加熱的物件。當將所述待加熱的物件放置在所述加熱室中的所述吸熱板上并與該吸熱板接觸時，在所述物件接受所述輻射式加熱器的輻射熱量的同時，所述吸熱板利用所吸收的輻射熱量以接觸的方式加熱所述物件。
[0012]該吸熱板的比熱可低于所述物件。優選地，該吸熱板可由比熱低、熱傳導率高的材料形成，并且可由顏色深的材料形成。
[0013]該輻射式加熱器可以為紅外線加熱器。優選地，可圍繞所述吸熱板布置多個輻射式加熱器。
[0014]本發明還提供了一種應用于低溫多晶硅的加熱工藝中的加熱方法，該加熱方法包括:將待加熱的物件放置在一吸熱板上，并與該吸熱板接觸，并利用輻射加熱的方式對所述吸熱板和所述物件進行加熱，其中所述吸熱板能夠吸收所述輻射式加熱器的輻射熱量，并利用所吸收的輻射熱量以接觸的方式傳遞給所述物件。
[0015]本發明的加熱裝置及加熱方法可應用于低溫多晶硅的快速退火設備中。
[0016]本發明的新式加熱裝置及加熱方法是將輻射加熱與直接接觸加熱的方式相結合，通過使吸熱板先吸收輻射熱然后再進行傳導加熱，可以整合純輻射式加熱和接觸式加熱的優點，改善了輻射式加熱設備不易大型化的問題，以及接觸式加熱受加熱絲布線密度的影響而導致的溫度分布不均勻的問題，并提高了加熱速率。
【附圖說明】
[0017]參照下列詮釋本發明的優選實施例的附圖，能夠有助于對本發明的進一步的理解，但這些附圖并不構成對本發明保護范圍的限制。在附圖中:
[0018]圖1是根據現有技術的采用直接接觸式加熱方式的加熱裝置的布置示意圖；
[0019]圖2是根據現有技術的采用非接觸加熱(熱輻射加熱)方式的加熱裝置的布置示意圖；
[0020]圖3是采用現有技術的直接接觸加熱方式的加熱基座的溫度分布圖；以及
[0021]圖4是根據本發明的加熱裝置的布置示意圖。
【具體實施方式】
[0022]下面將參考附圖，詳細描述根據本發明的加熱裝置及加熱方法的優選實施例。
[0023]根據本發明的一個實施例，加熱裝置包括加熱室、設置于加熱室外側的輻射式加熱器和設置于加熱室內的吸熱板，待加熱的物件可放置該吸熱板上并與該吸熱板接觸。在該實施例的加熱裝置中，一方面，輻射式加熱器能夠直接向該加熱室中的待加熱的物件提供輻射熱量，另一方面，吸熱板能夠通過吸收由輻射式加熱器傳遞到加熱室內的輻射熱量而轉變為供熱源，從而對放置于其上的玻璃基板進行直接接觸式加熱，亦即起到加熱板的作用。
[0024]在一個實施例中，該加熱裝置可應用于低溫多晶硅的快速退火設備中。
[0025]參照圖4，根據本發明的加熱裝置100包括加熱室1和吸熱板2，多個輻射式加熱器3環繞加熱室1的外圍設置，由此向加熱室提供更均勻的輻射傳熱。加熱室1可為一封閉的加熱室，待加熱的物件4放置在加熱室1內的吸熱板2上，吸熱板2吸收輻射式加熱器3的輻射熱量，并利用所吸收的輻射熱量以直接接觸方式加熱物件4，同時物件4還可直接吸收輻射式加熱器3的輻射熱量。
[0026]根據本發明的一個實施例，待加熱的物件可以為玻璃基板，并且該輻射式加熱器可以為紅外線加熱器，但本發明并不以此為限。本發明可以使用任何具有輻射加熱功能的加熱器，這些加熱器的數量和布置方式不應以本實施例為限，并且加熱器與待加熱的物件之間的距離以及加熱器的數量均可根據實際需要的不同而做調整。
[0027]吸熱板2優選由比熱低、顏色深的材料制成，以提高熱輻射吸收率，并且還優選由高熱傳導率的材料制成，以提高接觸加熱的效率。另外，可在吸熱板2上開設一凹部，待加熱物件放置在該凹部中，以增加吸入板與待加熱物件的接觸面積，從而進一步改善加熱效果。例如，該吸熱板的材料可以為硅或其它比熱低于待加熱的物件的材質(如玻璃)的比熱的材料，以便可有效吸收輻射熱，并將該熱量再傳導至待加熱的物件。
[0028]因此，本發明還提供了一種應用于低溫多晶硅的加熱工藝中的加熱方法。本發明的加熱方法包括將待加熱的物件放置在一吸熱板上，并與該吸熱板直接接觸，利用輻射加熱的方式對所述吸熱板和所述物件進行加熱。其中，所述吸熱板能夠吸收所述輻射式加熱器的輻射熱量，并利用所吸收的輻射熱量以接觸(如直接接觸)方式加熱所述物件，同時所述物件還直接吸收所述輻射式加熱器的輻射熱量。
[0029]在一個實施例中，該加熱方法可應用于低溫多晶硅的快速退火設備中。
[0030]本發明的加熱裝置及方法是以輻射式(非接觸式)加熱為基礎，在輻射加熱裝置中增設吸熱板2作為二次熱源，以對待加熱的物件進行接觸式加熱。該吸熱板2本身并不具有加熱裝置，因此不能夠作為直接熱能供給源，其加熱原理是將該吸熱板2作為吸收熱輻射的媒介，吸熱板2在吸收輻射式加熱器3的輻射熱量之后，將所吸收的熱量以熱傳導方式傳遞給放置在該吸熱板2上的玻璃基板4，以提高玻璃基板4的溫度。
[0031]綜上所述，本發明所提供的新式加熱技術，是通過使吸熱板先吸收輻射熱量，然后再對待加熱的物件進行傳導加熱，如此可以整合純輻射式加熱和接觸式加熱的優點，改善了輻射式加熱設備不易大型化的問題，以及接觸式加熱受加熱絲布線密度的影響而導致的溫度分布不均勻的問題，并且提高了加熱速率和熱量利用效率。
[0032]盡管以上參照了示范性示例描述了本發明的優選實施例，但應理解的是，能夠由本領域技術人員構思出的多種其他的修改和實施例亦屬于本發明的原理的精神和范圍內。另外，除了組成部件和/或配置型式的變型和修改之外，替代性的使用對于本領域技術人員來說也將是顯而易見的。
【主權項】
1.一種應用于低溫多晶硅加熱工藝中的加熱裝置，所述加熱裝置包括: 加熱室； 輻射式加熱器，設置在所述加熱室的外側，用以向該加熱室內提供輻射熱量；以及 吸熱板，設置于加熱室內，所述吸熱板能夠吸收所述輻射式加熱器的輻射熱量，并且所述吸熱板上能夠放置待加熱的物件， 其中，當將所述待加熱的物件放置在所述加熱室中的所述吸熱板上并與該吸熱板接觸時，在所述物件接受所述輻射式加熱器的輻射熱量的同時，所述吸熱板利用所吸收的輻射熱量以接觸的方式傳遞給所述物件。2.根據權利要求1所述的加熱裝置，其中所述吸熱板的比熱低于所述物件的比熱。3.根據權利要求2所述的加熱裝置，其中所述吸熱板是由高熱傳導率的材料形成。4.根據權利要求1所述的加熱裝置，其中所述輻射式加熱器為多個，并且圍繞所述吸熱板布置。5.根據權利要求1至4中任一項所述的加熱裝置，其中所述輻射式加熱器為紅外線加熱器。6.根據權利要求1至4中任一項所述的加熱裝置，其中所述加熱裝置應用于低溫多晶硅的快速退火設備中。7.一種應用于低溫多晶硅的加熱工藝中的加熱方法，所述加熱方法包括: 將待加熱的物件放置在一吸熱板上，并與該吸熱板接觸；以及 利用輻射加熱的方式對所述吸熱板和所述物件進行加熱， 其中，所述吸熱板能夠吸收所述輻射式加熱器的輻射熱量，并利用所吸收的輻射熱量以接觸方式加熱所述物件。8.根據權利要求7所述的加熱方法，其中所述吸熱板的比熱低于所述物件的比熱。9.根據權利要求8所述的加熱方法，其中所述吸熱板是由高熱傳導率的材料形成。10.根據權利要求7所述的加熱方法，其中所述加熱方法應用于低溫多晶硅的快速退火工藝中。
【專利摘要】本發明提供了一種應用于低溫多晶硅加熱工藝中的加熱方法及加熱裝置，所述加熱裝置包括：加熱室；輻射式加熱器，設置在所述加熱室的外側，用以向該加熱室內提供輻射熱量；以及吸熱板，設置于加熱室內，所述吸熱板能夠吸收所述輻射式加熱器的輻射熱量，并且所述吸熱板上能夠放置待加熱的物件。當將所述待加熱的物件放置在所述加熱室中的所述吸熱板上并與該吸熱板接觸時，在所述物件接受所述輻射式加熱器的輻射熱量的同時，所述吸熱板利用所吸收的輻射熱量以接觸的方式加熱所述物件。本發明整合了輻射式加熱和接觸式加熱方式的優點，改善了輻射式加熱設備不易大型化的問題及溫度分布不均勻的問題，并且提高了加熱速率。
【IPC分類】C30B33/02, H01L21/67
【公開號】CN105332059
【申請號】CN201410398314
【發明人】彭思君, 吳建宏, 嚴曉龍, 劉沖
【申請人】上海和輝光電有限公司
【公開日】2016年2月17日
【申請日】2014年8月13日