專利名稱：反應腔室控溫裝置及應用該控溫裝置的半導體處理設備的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于半導體加工處理技術(shù)領域，具體涉及一種反應腔室控溫裝置及應用該反應腔室控溫裝置的半導體處理設備。
背景技術(shù)：
金屬有機化學氣相生長(MetalOrganic Chemical Vapor Deposition,簡稱為MOCVD)技術(shù)，因其具有沉積薄膜成分易控、膜均勻致密以及附著力好等優(yōu)點而逐漸成為工業(yè)界主要的沉積薄膜技術(shù)。所謂MOCVD技術(shù)是指,利用金屬有機化合物(Metal Organic,簡稱為MO)作為源物質(zhì)的一種化學氣相生長技術(shù)，其原理為使有機金屬氣體在通過高溫襯底表面時發(fā)生高溫化學反應，從而在襯底的表面沉積薄膜。
在實際應用中，這種MOCVD設備常被應用于在LED襯底片上沉積多量子阱的工藝。多量子阱的沉積過程一般為兩種薄膜的交替生長過程，而且兩種薄膜需要在不同溫度下生長，為了保證薄膜的均勻性和成膜質(zhì)量，在沉積多量子阱的工藝過程中，對襯底表面的溫度均勻性與升/降溫速度要求極高。以近年來被廣泛研究的InGaN/GaN多量子阱為例，其生成過程即為InGaN薄膜和GaN薄膜的交替沉積過程，而InGaN薄膜和GaN薄膜的生長溫度則分別為750-800°C和800-850°C，因此，為了獲得質(zhì)量較好的InGaN/GaN多量子阱薄膜，在InGaN/GaN多量子阱生長過程中需要對應于每層InGaN薄膜和GaN薄膜的生長而使反應腔室的溫度分別處于750-800°C和800-850°C，也就是說，為了保證工藝質(zhì)量及工藝效率，就需要使反應腔室內(nèi)的溫度在800-850°C和750-800°C之間頻繁且快速地切換。更進一步地，InGaN在800°C以上容易分解，因此，在800-850°C生長完GaN薄膜后將反應腔室內(nèi)的溫度迅速降到生長下一層InGaN薄膜所需的溫度，這不僅可以提高工藝效率，而且還可以減少因溫度過高而造成的InGaN薄膜的分解。因此如何使MOCVD設備在實現(xiàn)快速升溫時也能夠快速降溫，是擺在技術(shù)人員面前的一個難題。為此，如何提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)快速降溫的MOCVD設備就成為目前亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種反應腔室控溫裝置，其能夠使反應腔室實現(xiàn)快速降溫，從而可使反應腔室在不同溫度之間快速頻繁切換，為不同工藝過程提供相應的最佳工藝溫度，進而提高工藝加工質(zhì)量以及工藝效率。此外，本發(fā)明還提供一種半導體處理設備，其具有本發(fā)明提供的上述控溫裝置，其可在多量子阱生長過程中實現(xiàn)快速升降溫，從而使多量子阱的各層薄膜獲得最佳生長溫度，進而提高多量子阱的成膜質(zhì)量及LED芯片的質(zhì)量。為此，本發(fā)明提供一種反應腔室控溫裝置，用于降低半導體處理設備的反應腔室的溫度，其包括冷卻裝置，所述冷卻裝置環(huán)繞在所述反應腔室的外圍或者在對反應腔室進行降溫時移至反應腔室的外圍。。其中，所述反應腔室控溫裝置還包括與冷卻裝置相連的位置調(diào)整裝置，所述位置調(diào)整裝置可調(diào)整所述冷卻裝置與反應腔室二者之間的相對位置，以便在反應腔室降溫時使該冷卻裝置環(huán)繞在所述反應腔室的外圍而對反應腔室進行降溫。其中，所述冷卻裝置包括冷卻管和冷卻腔中的至少一種。其中，所述冷卻管包括多個環(huán)繞所述反應腔室的環(huán)形管，且所述多個環(huán)形管沿反應腔室軸向?qū)盈B設置。其中，所述冷卻管包括多個沿反應腔室軸向延伸的直管，且所述多個直管沿所述反應腔室周向設置而環(huán)繞所述反應腔室。其中，所述冷卻管包括至少一個環(huán)繞所述反應腔室并沿反應腔室軸向延伸的螺旋 管。其中，所述螺旋管的數(shù)量為二個以上，且所述二個以上螺旋管彼此嵌套設置。其中，所述冷卻管包括至少一個環(huán)繞所述反應腔室并沿所述反應腔室軸向延伸的蛇形管。其中，所述蛇形管的數(shù)量為二個以上，且所述二個以上蛇形管彼此嵌套設置。其中，所述冷卻管包括二個橫截面為半圓形并沿反應腔室軸向延伸的蛇形管，且所述二個蛇形管環(huán)繞反應腔室對稱設置。其中，所述冷卻管包括二個以上橫截面為弧形并沿反應腔室軸向延伸的蛇形管，且所述二個以上蛇形管環(huán)繞反應腔室設置。其中，所述冷卻管的數(shù)量為多個，且所述多個冷卻管通過連接部件連接。其中，所述冷卻腔的數(shù)量為一個，且所述冷卻腔由底壁、頂壁及橫截面為圓形并沿反應腔室軸向延伸的第一側(cè)壁和第二側(cè)壁圍成，所述第一側(cè)壁圍成的中空部分可容納所述反應腔室。其中，所述冷卻腔的數(shù)量為二個以上，每個所述冷卻腔由底壁、頂壁及橫截面為半圓形或弧形并沿反應腔室軸向延伸的第一側(cè)壁和第二側(cè)壁圍成，且所述二個以上的冷卻腔環(huán)繞所述反應腔室設置。其中，還包括冷卻管，所述冷卻管位于所述冷卻腔內(nèi)，且設置在冷卻腔的靠近反應腔室的側(cè)壁上。具體地，當所述第一側(cè)壁(第一側(cè)壁為靠近反應腔室的側(cè)壁)采用橫截面為圓形并沿反應腔室軸向延伸的結(jié)構(gòu)時，所述冷卻管可采用上述環(huán)形管、直管、螺旋管或蛇形管；當所述第一側(cè)壁采用橫截面為半圓形或弧形并沿反應腔室軸向延伸的結(jié)構(gòu)時，所述冷卻管可采用直管、蛇形管；此外，冷卻管的數(shù)量可根據(jù)具體情況進行相應設置。其中，所述冷卻管和冷卻腔的軸向尺寸大于或等于所述反應腔室的軸向尺寸。其中，所述冷卻管和冷卻腔的壁由不銹鋼制成。其中，所述位置調(diào)整裝置包括升降裝置，用以在所述反應腔室升溫過程中使所述冷卻裝置遠離反應腔室，而在所述反應腔室降溫過程中使所述冷卻裝置環(huán)繞所述反應腔室。此外，本發(fā)明還提供了一種半導體處理設備，其包括反應腔室，在反應腔室外部設置有本發(fā)明提供的上述控溫裝置，用以在反應腔室降溫過程中降低反應腔室的溫度，在所述反應腔室內(nèi)部設置有托盤裝置。
其中，所述托盤裝置包括多個沿反應腔室軸向?qū)盈B設置的托盤，并且相鄰托盤之間具有一定間距。其中，在所述多個層疊設置的托盤中，除最底層的托盤外，在各托盤的背面設置第一凸起部，并在與背面設置有第一凸起部的各托盤相對設置的托盤的正面設置與所述第一凸起部相配合第二凹進部；和/或在所述多個層疊設置的托盤中，除最底層的托盤外，在各托盤的背面設置第一凹進部，并在與背面設置有第一凹進部的各托盤相對設置的托盤的正面設置與所述第一凹進部相配合第二凸起部；并且借助于所述第一凸起部和第二凹進部之間的配合和/或所述第二凸起部和第一凹進部之間的配合，而將相鄰托盤彼此保持一定間距地疊置在一起。本發(fā)明具有下述有益效果
本發(fā)明提供的反應腔室控溫裝置，由于設置有可環(huán)繞在反應腔室外圍的冷卻裝置，因而在需要使反應腔室降溫時可使其實現(xiàn)快速降溫，從而使反應腔室的溫度能夠在不同范圍間快速頻繁地切換，進而保證對應于不同的工藝過程而使反應腔室的溫度均能快速地達到較佳工藝溫度，從而提高工藝效率以及工藝加工質(zhì)量。在一種優(yōu)選實施方式中，本發(fā)明提供的反應腔室控溫裝置還包括位置調(diào)整裝置，通過該位置調(diào)整裝置可調(diào)整冷卻裝置與反應腔室的相對位置，從而在需要使反應腔室降溫時，通過位置調(diào)整裝置使冷卻裝置靠近反應腔室，實現(xiàn)快速降溫，而在反應腔室升溫過程中，通過位置調(diào)整裝置使冷卻裝置遠離反應腔室，從而避免冷卻裝置對反應腔室的升溫過程造成影響。本發(fā)明提供的半導體處理設備，由于設置有上述控溫裝置，在需要使反應腔室降溫時，可使其現(xiàn)快速降溫，因而可快速調(diào)整反應腔室的溫度，在進行諸如多量子阱生長的工藝時，可在各層薄膜的生長過程中均使反應腔室快速處于較佳的生長溫度，從而提高諸如多量子阱生長工藝的工藝質(zhì)量及工藝效率。


圖Ia為本發(fā)明第一實施例提供的控溫裝置的基本結(jié)構(gòu)示意圖；圖Ib為圖Ia所示控溫裝置的俯視圖；圖2a本發(fā)明第二實施例提供的控溫裝置的基本結(jié)構(gòu)示意圖；圖2b為圖2a所示控溫裝置的俯視圖；圖3a為本發(fā)明第三實施例提供的控溫裝置的基本結(jié)構(gòu)示意圖；圖3b為圖3a所示控溫裝置的俯視圖；圖4為本發(fā)明第四實施例提供的控溫裝置的基本結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明提供的一種半導體處理設備的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式為使本領域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明提供的反應腔室控溫裝置及應用該控溫裝置的半導體處理設備進行詳細描述。請一并參閱圖Ia和圖lb，本發(fā)明第一實施例提供的控溫裝置包括環(huán)繞在反應腔室I外圍的冷卻裝置2 ;以及用于調(diào)整冷卻裝置2與反應腔室I相對位置的位置調(diào)整裝置(圖未示)。在實際應用中，當需要使反應腔室I降溫時，可通過位置調(diào)整裝置將冷卻裝置2移至靠近反應腔室I的外壁的位置處，以借助該冷卻裝置2而使反應腔室I快速降溫；而當需要使反應腔室I升溫時，則可通過位置調(diào)整裝置將冷卻裝置2移至遠離反應腔室I的位置處，從而避免冷卻裝置2對反應腔室I的升溫過程造成影響。其中，冷卻裝置2包括多個環(huán)繞反應腔室I而設置的冷卻管20，每個冷卻管20均為環(huán)繞在反應腔室I外圍的環(huán)形管，所述多個冷卻管20沿反應腔室I的軸向?qū)盈B排列。本發(fā)明中所提到“軸向”指的是反應腔室側(cè)壁的延伸方向，例如，在圖Ia中，反應腔室的軸向即為縱向；本發(fā)明中所提到的“周向”指的是相對于所述軸向環(huán)繞反應腔室的方向，本發(fā)明所提到的“軸向”和“周向”均為此含義，在下文中將不再贅述。在實際應用中，所述多個冷卻管20彼此連接但不連通，例如，可通過在相鄰兩個冷卻管20之間設置至少一個連接部件而將相鄰的冷卻管20連接在一起，從而將所述多個冷卻管20連接為一整體，以便于通過位置調(diào)整裝置來同時調(diào)整所述多個冷卻管20與反應 腔室I的相對位置；并且可為每個冷卻管20設置進水口和出水口，借助于所述進水口和出 水口可使冷卻介質(zhì)(如水或其他比熱容較大的液體)流過冷卻管20，以吸收來自反應腔室I的熱量，從而快速降低反應腔室I的溫度。當然，在實際應用中也可使該多個冷卻管20彼此連通，例如可通過在相鄰冷卻管20之間設置與冷卻管20連通的管狀連通部件，借助于該管狀連通部件而使多個冷卻管20彼此連接且連通，此時僅在最上層和最下層的冷卻管20上設置進水口和出水口即可。需要指出的是，在實際應用中，為了防止冷卻介質(zhì)從上方直接流向下方而沒有流過中間的冷卻管20，應這樣設置管狀連通部件的位置，即，使沿反應腔室I軸向相鄰的管狀連通部件不處于同一直線上，而是沿冷卻管20的周向偏離一段距離，例如，在圖Ia和圖Ib中，當上一個管狀連通部件設置在冷卻管20的左側(cè)時，則與之軸對稱地將下一個管狀連通部件設置在冷卻管20的右側(cè)，這樣當冷卻介質(zhì)進入冷卻管20后，可逐一流過每個冷卻管20，從而能夠更高效地吸收反應腔室I各處釋放的熱量，使反應腔室I快速降溫。此外，在實際應用中，為了使冷卻管20具有良好的降溫效果而使反應腔室I快速降溫，冷卻裝置2優(yōu)選采用多個緊密排列的冷卻管20，具體地，所述多個冷卻管20可以彼此不連通地沿反應腔室I的軸向緊密排列成大致筒狀結(jié)構(gòu)，這樣既可增大冷卻裝置2與反應腔室I的熱交換面積，又可在單位時間內(nèi)流過較多的冷卻介質(zhì)，從而進一步提高了冷卻裝置2的降溫能力。需要說明的是，在實際應用中，冷卻裝置2內(nèi)的冷卻管20的結(jié)構(gòu)及設置方式可以不局限于前述實施例，而是也可以采用其他結(jié)構(gòu)及設置方式的冷卻管。例如，冷卻管20為沿反應腔室軸向延伸的直管，且多個這樣的直管，該多個直管沿反應腔室周向排列而環(huán)繞反應腔室I。所述多個直管同樣可通過連接部件連接一起，以便于通過位置調(diào)整裝置調(diào)整所述多個冷卻管20與反應腔室I的相對位置。再如，冷卻管20可以設置成螺旋結(jié)構(gòu)，即，使冷卻管20環(huán)繞反應腔室并沿反應腔室的軸向延伸，此時，僅需在螺旋結(jié)構(gòu)冷卻管的上方和下方設置進水口和出口即可。事實上，當采用螺旋結(jié)構(gòu)冷卻管時，無需設置上述連接部件或連通部件，因而冷卻裝置的結(jié)構(gòu)較簡單、加工制造較容易，為此在實際應用中優(yōu)選采用螺旋結(jié)構(gòu)冷卻管。在實際應用中，螺旋結(jié)構(gòu)冷卻管的數(shù)量可根據(jù)具體情形進行相應設置，例如，可為一個，也可以為多個螺旋管，當采用多個時，所述多個螺旋結(jié)構(gòu)冷卻管可以嵌套設置，例如，當采用兩個螺旋管時，兩個螺旋管交替環(huán)繞反應腔室并沿反應腔室軸向延伸，即，沿反應腔室軸向(在圖Ia中從上至下或從下至上)第一圈環(huán)繞第一螺旋管，第二圈環(huán)繞第二螺旋管，第三圈環(huán)繞第一螺旋管，第四圈環(huán)繞第二螺旋管，如此交替。其中，本文中的多個 指的是二個以上(包括二個)。又如，冷卻管20還可采用蛇形管結(jié)構(gòu)，并且冷卻裝置可包括一個蛇形管或者包含多個環(huán)繞反應腔室對稱設置的蛇形管。當僅包括一個蛇形管時，需使該蛇形管環(huán)繞反應腔室并沿反應腔室軸向延伸；當包括多個蛇形管時，每個所述蛇形管可環(huán)繞反應腔室并沿反應腔室軸向延伸，即，蛇形管的橫截面為非閉合的圓形，此時，該多個蛇形管彼此嵌套設置；當然，每個蛇形管也可不環(huán)繞反應腔室，即，蛇形管的橫截面為半圓形或弧形，此時，該多個蛇形管環(huán)繞反應腔室對稱設置。此外，每個所述蛇形管均沿反應腔室的軸向延伸且均設置有進水口和出水口，借助于所述進水口和出水口而使冷卻介質(zhì)流過每個蛇形管，以便吸收反應腔室I的熱量并使其快速降溫。此外，還需要說明得是，在實際應用中，所述位置調(diào)整裝置可采用升降裝置，當需要對反應腔室I降溫時，可通過該升降裝置使冷卻裝置2移至反應腔室I的外圍，以借助于冷卻裝置2吸收來自反應腔室I的熱量，從而使反應腔室I快速降溫；當需要對反應腔室I升溫時，可通過該升降裝置將冷卻裝置2從反應腔室I外圍移開，例如使冷卻裝置2升至反應腔室I的上方或者使冷卻裝置2降至反應腔室I的下方。當然，在實際應用中，所述位置調(diào)整裝置也可采用其他裝置，例如，當冷卻管20為多個環(huán)繞反應腔室I對稱設置的蛇形管時，所述位置調(diào)整裝置可為旋轉(zhuǎn)裝置，通過該旋轉(zhuǎn)裝置可使每個所述蛇形管向水平方向翻轉(zhuǎn)或反應腔室法線方向旋轉(zhuǎn)以遠離所述反應腔室I，從而避免冷卻管20遮蓋住反應腔室I而影響其升溫。請一并參閱圖2a和圖2b，本發(fā)明第二實施例提供的控溫裝置包括環(huán)繞在反應腔室I外圍設置的冷卻裝置2 ;以及用于調(diào)整冷卻裝置2與反應腔室I相對位置的位置調(diào)整裝置(圖未示)。具體地，本實施例中冷卻裝置2包括環(huán)繞反應腔室I設置的冷卻腔，其由第一側(cè)壁31、第二側(cè)壁32及頂壁33和底壁34圍繞而成，用于容納可吸收反應腔室I熱量的冷卻介質(zhì)。其中，第一側(cè)壁31靠近反應腔室1，第二側(cè)壁32位于第一側(cè)壁31外圍，在第二側(cè)壁32上方和下方設置有冷卻介質(zhì)進口和出口。在本實施例中，第一側(cè)壁31和第二側(cè)壁32為橫截面為圓形并沿反應腔室軸向延伸的筒狀結(jié)構(gòu)，第一側(cè)壁31圍成的中空部分可容納反應腔室1，即，第一側(cè)壁31可環(huán)繞反應腔室I設置，第二側(cè)壁32設置第一側(cè)壁的外圍；其中，所述橫截面指的是當冷卻腔環(huán)繞反應腔室設置時與反應腔室軸向垂直的截面。在實際應用中，冷卻腔并不局限于上述結(jié)構(gòu)，例如，冷卻腔的第一側(cè)壁31和第二側(cè)壁32可采用橫截面為半圓形或弧形并沿反應腔室軸向延伸的曲面結(jié)構(gòu)，此時，為使冷卻腔可容納冷卻介質(zhì)，第一側(cè)壁31和第二側(cè)壁32兩個側(cè)端密閉連接。進一步地，當采用這種結(jié)構(gòu)時，為了使反應腔室各處均勻降溫，環(huán)繞反應腔室I對稱設置二個或二個以上這樣的冷卻腔，例如，可環(huán)繞反應腔室I對稱設置二個側(cè)壁橫截面為半圓形的冷卻腔，或環(huán)繞反應腔室I對稱設置三個側(cè)壁橫截面為120度弧形的冷卻腔。該二個或二個以上冷卻腔整體呈筒狀結(jié)構(gòu)，且該筒狀結(jié)構(gòu)的中空部分可容納所述反應腔室。當然在實際應用中，二個大于或二個以上的冷卻腔也可不對稱設置，例如，可環(huán)繞反應腔室設置兩個這樣的冷卻腔，其中一個冷卻腔的側(cè)壁橫截面為大于半圓的弧狀，另個冷卻腔的側(cè)壁橫截面為小于半圓的弧狀，且兩個冷卻腔整體呈筒狀結(jié)構(gòu)，需要說明的是，在實際應用中，冷卻腔可為由第一側(cè)壁31、第二側(cè)壁32和底壁34圍成的非密閉腔室，即，冷卻腔上方開口，第一側(cè)壁31和第二側(cè)壁32上方未連接在一起，此時，可不設置上述冷卻介質(zhì)進口和出口，冷卻介質(zhì)可直接通過冷卻腔上方注入其中。此外，本實施例中的位置調(diào)整裝置的結(jié)構(gòu)和作用與前述實施例類似，在此不再贅述。此外，還需說明得是，在實際應用中，在使用本實施例提供的控溫裝置降溫之前，優(yōu)選先在冷卻腔內(nèi)注入諸如水或其他比熱容較大的液體的液態(tài)冷卻介質(zhì)或者諸如冰塊的固態(tài)冷卻介質(zhì)，這樣當降溫時就可同時吸收反應腔室各處釋放的熱量，具有良好的降溫效果O請一并參閱圖3a和圖3b，本發(fā)明第三實施例提供的控溫裝置包括環(huán)繞反應腔室I外圍設置的冷卻裝置2 ；以及用于調(diào)整冷卻裝置2與反應腔室I相對位置的位置調(diào)整裝置(圖未示)。具體地，本實施例中的冷卻裝置2包括環(huán)繞反應腔室I設置的冷卻腔和設置在 冷卻腔室內(nèi)的冷卻管40，其中，冷卻腔室由第一側(cè)壁41、第二側(cè)壁42及頂壁43和底壁44圍繞而成，冷卻管40設置在第一側(cè)壁41朝向第二側(cè)壁42的一側(cè)上，在第二側(cè)壁42上設置有與冷卻管40連通的冷卻介質(zhì)進口和出口，借助于該進口和出口可使冷卻介質(zhì)流過冷卻管40從而與反應腔室I進行熱量交換，以降低反應腔室I的溫度。在本實施例中，第一側(cè)壁41和第二側(cè)壁42為橫截面為圓形并沿反應腔室軸向延伸的筒狀結(jié)構(gòu)，且第一側(cè)壁41圍成的中空部分可容納反應腔室1，即，第一側(cè)壁41可環(huán)繞反應腔室I設置。此外，在本實施例中冷卻管40優(yōu)選采用環(huán)繞反應腔室并沿反應腔室的軸向延伸的螺旋結(jié)構(gòu)，即，冷卻管40采用螺旋管，這樣當冷卻介質(zhì)進入冷卻管40后即可從上至下沿螺旋管逐層流動，從而可吸收反應腔室I各處釋放的熱量，進而有效降低反應腔室I各處的溫度。需要說明的是，在實際應用中，使用本實施例提供的控溫裝置時，可不必在冷卻腔內(nèi)注入冷卻介質(zhì)，因此，冷卻腔可僅包括第一側(cè)壁41和第二側(cè)壁42，S卩，第一側(cè)壁41和第二側(cè)壁42是相互分離的，并且第一側(cè)壁41和第二側(cè)壁的結(jié)構(gòu)也不局限于筒狀結(jié)構(gòu)，例如可采用截面為半圓形或弧形并沿反應腔室軸向延伸的曲面結(jié)構(gòu)，此時，同上述實施例類似，環(huán)繞反應腔室I對稱設置多個這樣的冷卻腔，且在每個冷卻腔的第一側(cè)壁41朝向第二側(cè)壁42的一側(cè)設置冷卻管40，并且，優(yōu)選地，冷卻管40采用沿反應腔室軸向延伸的蛇形管結(jié)構(gòu)。進一步地，在本實施例中，冷卻腔的主要作用是為冷卻管40提供設置位置，因此，在實際應用中，也可以僅設置第一側(cè)壁41，此時，冷卻管40優(yōu)選設置在第一側(cè)壁41背離反應腔室I的一側(cè)，當然也可設置在朝向反應腔室I的一側(cè)。并且，第一側(cè)壁41可采用橫截面為圓形并沿反應腔室軸向延伸的筒狀結(jié)構(gòu)，也可采用橫截面為半圓形或弧形并沿反應腔室軸向延伸的曲面結(jié)構(gòu)。此外，還需要說明的是，冷卻管40并不局限于上述結(jié)構(gòu)或設置方式，例如，冷卻管40可根據(jù)第一側(cè)壁41的結(jié)構(gòu)而采用環(huán)形管或者直管，且環(huán)形管或直管的數(shù)量可為多個，即，冷卻裝置2包括多個環(huán)繞反應腔室I并且沿反應腔室軸向?qū)盈B設置的環(huán)形管或者包括多個沿反應腔室軸向延伸并且沿反應腔室周向設置而環(huán)繞反應腔室的直管，并且每個冷卻管均設置進水口和出水口，以便借助于進水口和出水口使冷卻介質(zhì)流過冷卻管來吸收反應腔室的熱量。當然，在實際應用中，當冷卻管40采用環(huán)形結(jié)構(gòu)時，也可僅在最上方和最下方的冷卻管40上設置進水口和出水口，此時需要使該多個冷卻管40彼此連通，這可采用前述方式來實現(xiàn)，即，通過在相鄰冷卻管40之間設置與冷卻管40連通的管狀連通部件而使該多個冷卻管連通，并且，為了防止冷卻介質(zhì)從最上方直接流向最下方，應這樣設置管狀連通部件的位置，即，使沿反應腔室I的軸向相鄰的管狀連通部件沿冷卻管40的周向偏離一段距離，例如在圖3a和圖3b中，當上一個管狀連通部件設置在冷卻管40的左側(cè)時，則與之軸對稱地將下一個管狀連接部件設置在冷卻管40的右側(cè)，這樣當冷卻介質(zhì)進入冷卻管40后，可逐一流過每個冷卻管40，從而能夠更高效地吸收反應腔室I各處釋放的熱量，使反應腔室I快速降溫。請參閱圖4，本發(fā)明第四實施例提供的控溫裝置包括環(huán)繞反應腔室I外圍設置的冷卻裝置2。其中，冷卻裝置2同本發(fā)明第三實施例提供的類似，其包括環(huán)繞反應腔室I外圍設置的冷卻腔，以及設置在冷卻腔內(nèi)的冷卻管。在冷卻腔的上方和下方設置有進水管3 和出水管4，并且進水管3和出水管4均與冷卻管連通，借助進水管3和出水管4可使冷卻介質(zhì)流過冷卻管來吸收反應腔室I的熱量而降低反應腔室I的溫度。為了控制冷卻裝置2的工作狀態(tài)，在進水管3上設置有閥門5，當需要對反應腔室I降溫時，則打開位于進水管3的閥門5，以使冷卻介質(zhì)流過冷卻管來吸收熱量；當需要停止降溫或者不需要對反應腔室降溫時，則關(guān)閉位于進水管3上的閥門5。需要說明得是，本實施例中冷卻裝置2不局限于圖4所示結(jié)構(gòu)，可采用與前述第一或第二實施例類似的結(jié)構(gòu)或設置方式，此時，可根據(jù)具體結(jié)構(gòu)來設置上述進水管3和出水管4的結(jié)構(gòu)、位置及數(shù)量。此外，除了在進水管3上設置閥門5來控制冷卻裝置2的工作狀態(tài)外，還可采用其他開關(guān)裝置，并且閥門5或開關(guān)裝置的位置不局限于設置在進水管上，也可設置在冷卻介質(zhì)源處或其他合適位置處。此外，還需要說明得是，在本實施例中并未設置位置調(diào)整裝置，也就是說，本實施例提供的控溫裝置僅包括冷卻裝置2，并且該冷卻裝置無論是否需要對反應腔室I進行降溫，都環(huán)繞在反應腔室I的外圍。作為本發(fā)明的另一種技術(shù)方案，本發(fā)明還提供了一種半導體處理設備，其包括反應腔室，在所述反應腔室的外圍設置本發(fā)明提供的上述控溫裝置。當然，在實際應用中，該半導體處理設備還可包括位于反應腔室外圍并環(huán)繞反應腔室設置的感應加熱線圈，此時，當需要降溫時可通過位置調(diào)整裝置使反應腔室控溫裝置設置在感應加熱線圈和反應腔室之間，而在反應腔室升溫過程中，則通過位置調(diào)整裝置，使反應腔室控溫裝置遠離反應腔室，以使其快速升溫。請參閱圖5，其為本發(fā)明一實施例提供的半導體處理設備的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5所示，該半導體處理設備包括反應腔室101，在反應腔室101內(nèi)設置有托盤裝置102，在反應腔室外圍設置有感應加熱線圈103和控溫裝置104，且控溫裝置104設置在反應腔室101和感應加熱線圈103之間。其中，托盤裝置102包括四個相互平行且沿縱向自下而上依次層疊設置的環(huán)形托盤，相鄰托盤之間具有一定間距。控溫裝置104同本發(fā)明第三實施例提供的控溫裝置類似，在此不再贅述。需要指出的是，本實施例僅以圓形的托盤為例來進行說明，技術(shù)人員可根據(jù)實際需要而對各托盤的形狀進行變型或改進，并且該變型和改進均應視為本發(fā)明的保護范圍。而且，本發(fā)明提供的托盤裝置中的托盤數(shù)量不必局限于前述實施例所述的四個，而是可以為η個，其中η為大于等于2的整數(shù)。進一步需要指出的是，在實際應用中，各托盤可通過這樣的方式實現(xiàn)連接與固定即，在多個托盤的背面設置第一凸起部，在相鄰托盤的正面對應地設置有與該第一凸起部相配合第二凹進部，借助第一凸起部和第二凹進部之間的配合而將相鄰托盤彼此保持一定間距地疊置在一起；和/或在多個托盤的背面設置第一凹進部，在相鄰托盤的正面對應地設置有與第一凹進部相配合第二凸起部，借助第二凸起部和第一凹進部之間的配合而將相鄰托盤彼此保持一定間距地疊置在一起?；蛘?，也可以在托盤裝置中設置用于固定各托盤的固定架，每一個托盤均借助于固定連接件而固定在該固定架上，并且相鄰托盤間隔有一定間距。當托盤呈環(huán)狀結(jié)構(gòu)，該固定架沿所述多個托盤的層疊方向貫穿所述層疊設置的托盤的中空部分。當然，固定架也可以設置在托盤的邊緣位置。事實上，凡是能夠?qū)⒏魍斜P連接固定為一個整體并能確保相鄰托盤之間留有工藝氣體流動通道的方式就都可以采用。需要說明得是，在實際應用中，當在反應腔室升溫過程中無需移開所述控溫裝置或者反應腔室僅有降溫需求時，控溫裝置可不必包括上述位置調(diào)整裝置，并且位置調(diào)整裝置可采用升降裝置、旋轉(zhuǎn)裝置或其他能夠調(diào)整冷卻裝置與反應腔室相對位置的裝置。 此外，還需要說明的是，冷卻管及冷卻腔的壁優(yōu)選采用導熱性能較好且耐高溫的材料制成，例如不銹鋼，這樣冷卻裝置既具有良好的吸熱散熱能力又能適應于高溫環(huán)境下工作；其中，冷卻腔的壁諸如上述第一側(cè)壁、第二側(cè)壁、頂壁及底壁。并且，為了快速降低反應腔室各處溫度，優(yōu)選地，冷卻管和冷卻腔的軸向尺寸大于或等于反應腔室的軸向尺寸?？梢岳斫獾氖?，以上實施方式僅僅是為了說明本發(fā)明的原理而采用的示例性實施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對于本領域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種反應腔室控溫裝置，用于控制半導體處理設備的反應腔室的溫度，其特征在于包括冷卻裝置，所述冷卻裝置環(huán)繞在所述反應腔室的外圍或者在對反應腔室進行降溫時移至反應腔室的外圍。
2.如權(quán)利要求I所述的反應腔室控溫裝置，其特征在于，還包括與冷卻裝置相連的位置調(diào)整裝置，所述位置調(diào)整裝置可調(diào)整所述冷卻裝置與所述反應腔室之間的相對位置，以便在反應腔室降溫時使該冷卻裝置環(huán)繞在所述反應腔室的外圍而對反應腔室進行降溫。
3.如權(quán)利要求I所述的反應腔室控溫裝置，其特征在于，所述冷卻裝置包括冷卻管和冷卻腔中的至少一種。
4.如權(quán)利要求3所述的反應腔室控溫裝置，其特征在于，所述冷卻管包括多個環(huán)繞所述反應腔室的環(huán)形管，且所述多個環(huán)形管沿反應腔室軸向?qū)盈B設置。
5.如權(quán)利要求3所述的反應腔室控溫裝置，其特征在于，所述冷卻管包括多個沿反應腔室軸向延伸的直管，且所述多個直管沿所述反應腔室周向排列而環(huán)繞在所述反應腔室的外圍。
6.如權(quán)利要求3所述的反應腔室控溫裝置，其特征在于，所述冷卻管包括至少一個環(huán)繞在所述反應腔室外圍并沿所述反應腔室軸向延伸的螺旋管。
7.如權(quán)利要求6所述的反應腔室控溫裝置，其特征在于，所述螺旋管的數(shù)量為二個以上，且所述二個以上螺旋管彼此嵌套設置。
8.如權(quán)利要求3所述的反應腔室控溫裝置，其特征在于，所述冷卻管包括至少一個環(huán)繞所述反應腔室并沿所述反應腔室軸向延伸的蛇形管。
9.如權(quán)利要求8所述反應腔室控溫裝置，其特征在于，所述蛇形管的數(shù)量為二個以上，且所述二個以上蛇形管彼此嵌套設置。
10.如權(quán)利要求3所述的反應腔室控溫裝置，其特征在于，所述冷卻管包括二個橫截面為半圓形并沿反應腔室軸向延伸的蛇形管，且所述二個蛇形管環(huán)繞反應腔室對稱設置。
11.如權(quán)利要求3所述的反應腔室控溫裝置，其特征在于，所述冷卻管包括二個以上橫截面為弧形并沿反應腔室軸向延伸的蛇形管，且所述二個以上蛇形管環(huán)繞反應腔室設置。
12.如權(quán)利要求3所述的反應腔室控溫裝置，其特征在于，所述冷卻腔由底壁、頂壁及橫截面為圓形并沿反應腔室軸向延伸的第一側(cè)壁和第二側(cè)壁圍成，所述第一側(cè)壁圍成的中空部分可容納所述反應腔室。
13.如權(quán)利要求3所述的反應腔室控溫裝置，其特征在于，所述冷卻腔的數(shù)量為二個以上，每個所述冷卻腔由底壁、頂壁及橫截面為半圓形或弧形并沿反應腔室軸向延伸的第一側(cè)壁和第二側(cè)壁圍成，且所述二個以上的冷卻腔環(huán)繞所述反應腔室設置。
14.如權(quán)利要求12或13所述的反應腔室控溫裝置，其特征在于，還包括冷卻管，所述冷卻管位于所述冷卻腔內(nèi)，且設置在冷卻腔的靠近反應腔室的側(cè)壁上。
15.如權(quán)利要求3所述的反應腔室控溫裝置，其特征在于，所述冷卻管和冷卻腔的軸向尺寸大于或等于所述反應腔室的軸向尺寸。
16.如權(quán)利要求2所述的反應腔室控溫裝置，其特征在于，所述位置調(diào)整裝置包括升降裝置，用以在所述反應腔室升溫過程中使所述冷卻裝置遠離反應腔室，而在所述反應腔室降溫過程中使所述冷卻裝置環(huán)繞所述反應腔室。
17.一種半導體處理設備，包括反應腔室，其特征在于，在所述反應腔室外部設置有如權(quán)利要求1-17任意一項所述的控溫裝置，在所述反應腔室內(nèi)部設置有托盤裝置。
18.如權(quán)利要求17所述的半導體處理設備，其特征在于，所述托盤裝置包括多個沿反應腔室軸向?qū)盈B設置的托盤，并且相鄰托盤之間具有一定間距。
19.如權(quán)利要求18所述的半導體處理設備，其特征在于，在所述多個層疊設置的托盤中，除最底層的托盤外，在各托 盤的背面設置第一凸起部，并在與背面設置有第一凸起部的各托盤相對設置的托盤的正面設置與所述第一凸起部相配合第二凹進部；和/或 在所述多個層疊設置的托盤中，除最底層的托盤外，在各托盤的背面設置第一凹進部，并在與背面設置有第一凹進部的各托盤相對設置的托盤的正面設置與所述第一凹進部相配合第二凸起部；并且 借助于所述第一凸起部和第二凹進部之間的配合和/或所述第二凸起部和第一凹進部之間的配合，而將相鄰托盤彼此保持一定間距地疊置在一起。
全文摘要
本發(fā)明提供一種反應腔室控溫裝置，用于降低半導體處理設備的反應腔室的溫度，其包括冷卻裝置，所述冷卻裝置環(huán)繞在所述反應腔室的外圍或者在對反應腔室進行降溫時移至反應腔室的外圍。本發(fā)明還提供了一種半導體處理設備，其具有本發(fā)明提供的反應腔室控溫裝置。本發(fā)明提供的反應腔室控溫裝置，其能夠使反應腔室實現(xiàn)快速降溫，從而使反應腔室可在不同溫度之間快速頻繁切換，可為不同工藝過程提供較佳的工藝溫度，進而提高工藝效率及工藝加工質(zhì)量。本發(fā)明提供的半導體處理設備具有同樣的優(yōu)點。
文檔編號C23C16/44GK102925873SQ20111022739
公開日2013年2月13日 申請日期2011年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月9日
發(fā)明者張慧 申請人:北京北方微電子基地設備工藝研究中心有限責任公司