一种加热带的加热方法、加热带及半导体工艺设备与流程

本申请涉及半导体制造，具体涉及一种加热带的加热方法、加热带及半导体工艺设备。

背景技术：

1、在一些半导体设备中，机台连接外部气源的管道通常包裹有加热带(包括加热层和保温层)，以对管道内的介质(工艺气体)进行加热升温，使工艺气体在进入机台时最终达到期望的目标温度。

2、加热带一个很重要的参数就是功率，如何设计加热带的功率以使工艺气体在经过每个温区后最终进入机台时达到期望的目标温度，在热工领域还没有标准。目前主要是靠理论进行估算，然后再采用一些实验方法，对估算结果进行修正。其中，估算公式如下：

3、p＝c*q*δt

4、其中，p为测试介质的耗热功率(kw)，c为测试介质的比热(kj/(kg·℃)，q为测试介质的质量流量(kg/s)，δт为测试介质从入端到出端的温度差(℃)。

5、但是按照上述方法确定的功率常常与实际有很大差异，会影响工艺效果和产品质量。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本申请提供一种加热带的加热方法、加热带及半导体工艺设备，可以改善现有方法设计的加热带加热的气体的温度常常与实际有很大差异，以致影响工艺效果和产品质量的问题。

2、为解决上述技术问题，第一方面，本申请实施例提供一种加热带的加热方法，应用于半导体工艺设备，其中，所述加热带用于包裹在管道外侧以给所述管道内的介质加热，所述加热方法包括：

3、根据所述介质升温所需的第一功率、所述管道未包裹所述加热带的裸露区域所耗散的第二功率以及所述加热带的外表面所耗散的第三功率确定所述加热带功率，其中，所述裸露区域用于安装连接件；

4、控制所述加热带以所述加热带功率对所述管道进行加热。

5、可选的，所述第一功率p1的计算方法为：

6、p1＝pn*kn，

7、其中，pn＝c1*q1*δt1，pn为介质耗热功率，kn为预设的介质耗热功率补偿系数，q1为所述介质的最大流量，c1为所述介质的比热，δt1为所述介质升温前后的温度差。

8、可选的，所述第二功率p2的计算方法为：

9、p2＝pc*kc，

10、其中，pc＝α2*s，pc为管道导热功率，kc为预设的管路表面散热功率补偿系数，s为所述管道中未包裹所述加热带的裸露区域的面积、α2为所述管道的对流换热系数。

11、可选的，所述预设的管路表面散热功率补偿系数的计算方法为：

12、kc＝0.5*(0.9-r0)+0.7

13、其中，r0为所述加热带包裹所述管道的覆盖率。

14、可选的，所述第三功率p3的计算方法为：

15、p3＝pw*kw，

16、其中，pw＝qt*l，qt为单位长度的加热带表面的热损失，l为所述加热带的长度，kw为预设的加热带表面散热功率补偿系数。

17、可选的，所述kw的取值范围为1.0-1.1。

18、可选的，所述加热带的功率pf的计算方法为：

19、pf＝kf*(p1+p2+p3)，

20、其中，kf为预设的加热功率的修正系数。

21、可选的，所述kf的取值范围为0.95-1.05。

22、第二方面，本申请实施例还提供了一种加热带，应用于半导体工艺设备，用于包裹在管道外侧以给所述管道内的介质加热，所述加热带设有镂空区以避让所述管道的上的连接件，所述管道的一端连接所述半导体设备的工艺腔室，另一端用于连接外部气源，所述加热带的功率根据所述介质升温所需的第一功率、所述镂空区处管道(即裸露区域)所耗散的第二功率以及所述加热带的外表面所耗散的第三功率确定。

23、可选的，所述第一功率p1为：

24、p1＝pn*kn，

25、其中，pn＝c1*q1*δt1，pn为介质耗热功率，kn为预设的介质耗热功率补偿系数，q1为所述介质的最大流量，c1为所述介质的比热，δt1为所述介质升温前后的温度差；和/或，

26、所述第二功率p2为：

27、p2＝pc*kc，

28、其中，pc＝α2*s，pc为管道导热功率，kc为预设的管路表面散热功率补偿系数，s为所述管道中未包裹所述加热带的裸露区域的面积、α2为所述管道的对流换热系数；和/或，

29、所述第三功率p3为：

30、p3＝pw*kw，

31、其中，pw＝qt*l，qt为单位长度的加热带表面的热损失，l为所述加热带的长度，kw为预设的加热带表面散热功率补偿系数。

32、可选的，所述加热带的功率pf为：

33、pf＝kf*(p1+p2+p3)，

34、其中，kf为预设的加热功率的修正系数。

35、第三方面，本申请实施例还提供了一种半导体工艺设备，包括工艺腔室以及管道，所述管道的一端连接所述工艺腔室，另一端用于连接外部气源，所述管道的外侧设置有如上各实施例所述的加热带。

36、如上所述本申请的加热带的加热方法，除了计算介质升温所需的第一功率之外，还综合考虑了管道未包裹加热带的裸露区域所耗散的第二功率以及加热带的外表面所耗散的第三功率。由于可以对管道每个温区的加热带进行多因素分析，更加精确地设计加热带的功率，从而可以减小加热带的设计功率偏差，对管道进行更精确的加热，使每一个温区中工艺气体的实际温度都更接近该温区的设计目标值，以改善工艺效果和产品质量。

技术特征：

1.一种加热带的加热方法，应用于半导体工艺设备，其中，所述加热带用于包裹在管道外侧以给所述管道内的介质加热，其特征在于，所述加热方法包括：

2.根据权利要求1所述的加热方法，其特征在于，所述第一功率p1的计算方法为：

3.根据权利要求1所述的加热方法，其特征在于，所述第二功率p2的计算方法为：

4.根据权利要求3所述的加热方法，其特征在于，所述预设的管路表面散热功率补偿系数的计算方法为：

5.根据权利要求1所述的加热方法，其特征在于，所述第三功率p3的计算方法为：

6.根据权利要求5所述的加热方法，其特征在于，所述kw的取值范围为1.0-1.1。

7.根据权利要求1所述的加热方法，其特征在于，所述加热带的功率pf的计算方法为：

8.根据权利要求7所述的加热方法，其特征在于，所述kf的取值范围为0.95-1.05。

9.一种加热带，应用于半导体设备，用于包裹在管道外侧以给所述管道内的介质加热，所述加热带设有镂空区以避让所述管道上的连接件，所述管道的一端连接所述半导体设备的工艺腔室，另一端用于连接外部气源，其特征在于，所述加热带的功率根据所述介质升温所需的第一功率、所述镂空区处所述管道所耗散的第二功率以及所述加热带的外表面所耗散的第三功率确定。

10.根据权利要求9所述的加热带，其特征在于，所述第一功率p1为：

11.根据权利要求10所述的加热带，其特征在于，所述加热带的功率pf为：

12.一种半导体工艺设备，包括工艺腔室以及管道，所述管道的一端连接所述工艺腔室，另一端用于连接外部气源，其特征在于，所述管道的外侧设置有如权利要求9-11任一项所述的加热带。

技术总结本申请公开了一种加热带的加热方法、加热带及半导体工艺设备，其中，所述加热带用于包裹在管道外侧以给所述管道内的介质加热，所述加热方法包括：根据所述介质升温所需的第一功率、所述管道未包裹所述加热带的裸露区域所耗散的第二功率以及所述加热带的外表面所耗散的第三功率确定所述加热带功率，其中，所述裸露区域用于安装连接件，控制所述加热带以所述加热带功率对所述管道进行加热。本申请由于可以对管道每个温区的加热带进行多因素分析，更加精确地设计加热带的功率，从而可以减小加热带的设计功率偏差，使每一个温区中工艺气体的实际温度都更接近该温区的设计目标值，以改善工艺效果和产品质量。技术研发人员：魏东,李长丰,李晓武受保护的技术使用者：北京北方华创微电子装备有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/12