一種反應(yīng)腔室及等離子體加工設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種反應(yīng)腔室及等離子體加工設(shè)備，包括多層托盤、感應(yīng)線圈和中央進氣管，其中，每層所述托盤包括互為同心環(huán)的加熱外環(huán)和隔熱內(nèi)環(huán)，加熱外環(huán)采用導(dǎo)磁材料制作，被加工工件設(shè)置在加熱外環(huán)的上表面，且沿其周向間隔排布一圈；隔熱內(nèi)環(huán)采用抗磁且絕緣的材料制作，中央進氣管沿豎直方向穿過每層隔熱內(nèi)環(huán)的環(huán)孔，并且在中央進氣管上，且位于靠近每層隔熱內(nèi)環(huán)的上表面的位置處分別設(shè)置有出氣口，用以向反應(yīng)腔室的四周噴出工藝氣體。本發(fā)明提供的反應(yīng)腔室可以減少工藝氣體的損耗量，從而可以提高等離子體加工設(shè)備的使用成本，而且還可以減少反應(yīng)腔室內(nèi)的反應(yīng)副產(chǎn)物，從而可以提高工藝的重復(fù)性和良品率。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于微電子加工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種反應(yīng)腔室及等離子體加工設(shè)備。 一種反應(yīng)腔室及等離子體加工設(shè)備

【背景技術(shù)】
[0002] 金屬有機化學(xué)氣相沉積（Metal-organic Chemical Vapor Deposition，以下簡稱 M0CVD)是在氣相外延生長的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型氣相生長技術(shù)。具體地，M0CVD技 術(shù)的基本原理是以III族、II族元素的有機化合物和V、VI族元素的氫化物等作為晶體生長原 材料，以熱分解反應(yīng)方式在被加工工件上進行氣相外延，從而在被加工工件的表面生成各 種III -V族、II - VI族化合物薄膜。
[0003] 圖1為現(xiàn)有的M0CVD設(shè)備的結(jié)構(gòu)簡圖。圖2為圖1中M0CVD設(shè)備的托盤的俯視圖。 請一并參閱圖1和圖2，M0CV D設(shè)備包括反應(yīng)腔室1，在反應(yīng)腔室1內(nèi)沿其堅直方向間隔設(shè) 置有用于承載被加工工件4的多層托盤2,托盤2采用石墨制作，并且置于每層托盤2上的 多個被加工工件4沿托盤2的周向，且靠近其邊緣間隔分布；而且，在反應(yīng)腔室1內(nèi)還設(shè)置 有中央進氣管3,中央進氣管3沿堅直方向貫穿每層托盤2,并且，在中央進氣管3上，且位 于每層托盤2的上表面的上方設(shè)置有出氣口 5,工藝氣體經(jīng)由出氣口 5噴出，且沿相應(yīng)的托 盤2的上表面向反應(yīng)腔室1的四周擴散，并在經(jīng)過被加工工件4時與之反應(yīng)，從而在被加工 工件4的上表面形成工藝所需的薄膜。此外，在反應(yīng)腔室1的外周壁的外側(cè)環(huán)繞設(shè)置有感 應(yīng)線圈6,感應(yīng)線圈6與交流電源（圖中未示出)連接，用以采用感應(yīng)加熱的方式加熱托盤2， 從而間接將被加工工件4加熱至工藝所需的溫度。
[0004] 然而，上述M0CVD設(shè)備在實際應(yīng)用中不可避免地存在以下問題，S卩：為了提高被加 工工件4的升溫速率和溫度均勻性，僅在托盤2的邊緣區(qū)域且沿托盤2的周向間隔排布一 圈被加工工件4,而托盤2的中心區(qū)域并未放置被加工工件4,并且，由于空置的托盤2的 中心區(qū)域仍然會被感應(yīng)線圈6加熱至很高的溫度，這在工藝過程中，不僅會增加交流電源 的功率消耗，而且還會導(dǎo)致工藝氣體因在經(jīng)過托盤2的中心區(qū)域時發(fā)生反應(yīng)而被大量地消 耗，從而不僅造成了工藝氣體的浪費，而且，為了保證有充足的工藝氣體能夠到達托盤2的 邊緣區(qū)域，并與被加工工件4發(fā)生反應(yīng)，就需要提高工藝氣體的流量和流速，這不僅增加了 M0CVD設(shè)備的使用成本，而且還會使反應(yīng)腔室1中產(chǎn)生大量的反應(yīng)副產(chǎn)物，從而降低了反應(yīng) 腔室1的清潔度，進而給工藝的重復(fù)性和良品率帶來不良影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，提供了一種反應(yīng)腔室及等離子體加 工設(shè)備，其可以減少甚至避免工藝氣體在到達被加工工件之前就發(fā)生反應(yīng)，不僅可以減少 工藝氣體的損耗量，從而可以提高等離子體加工設(shè)備的使用成本，而且還可以減少反應(yīng)腔 室內(nèi)的反應(yīng)副廣物，從而可以提商工藝的重復(fù)性和良品率。
[0006] 本發(fā)明提供一種反應(yīng)腔室，包括多層托盤、感應(yīng)線圈和中央進氣管，其中，所述多 層托盤沿堅直方向間隔設(shè)置在所述反應(yīng)腔室內(nèi)，用以承載被加工工件；所述感應(yīng)線圈環(huán)繞 所述反應(yīng)腔室的外周壁設(shè)置，用以采用感應(yīng)加熱的方式對所述托盤進行加熱；所述中央進 氣管用于向所述反應(yīng)腔室內(nèi)輸送工藝氣體；每層所述托盤包括互為同心環(huán)的加熱外環(huán)和隔 熱內(nèi)環(huán)，其中，所述加熱外環(huán)采用導(dǎo)磁材料制作；所述被加工工件設(shè)置在所述加熱外環(huán)的上 表面，且沿其周向間隔排布一圈；所述隔熱內(nèi)環(huán)采用抗磁且絕緣的材料制作；所述中央進 氣管沿堅直方向穿過每層所述隔熱內(nèi)環(huán)的環(huán)孔，并且在所述中央進氣管上，且位于靠近每 層所述隔熱內(nèi)環(huán)的上表面的位置處分別設(shè)置有出氣口，用以向所述反應(yīng)腔室的四周噴出工 藝氣體。
[0007] 其中，靠近每層所述隔熱內(nèi)環(huán)的上表面的所述出氣口的數(shù)量為一個或者多個，且 多個所述出氣口沿所述中央進氣管的軸向間隔設(shè)置；并且每個所述出氣口由沿所述中央進 氣管的周向間隔設(shè)置的多個通孔組成。
[0008] 其中，所述反應(yīng)腔室還包括導(dǎo)氣管組，所述導(dǎo)氣管組設(shè)置在所述中央進氣管上，在 靠近每層所述隔熱內(nèi)環(huán)的上表面的位置處，所述導(dǎo)氣管組的數(shù)量和位置與所述出氣口的數(shù) 量和位置一一對應(yīng)；并且每個所述導(dǎo)氣管組包括以所述中央進氣管為中心呈放射狀分布 的多個導(dǎo)氣管，且在每個所述導(dǎo)氣管組中的所述導(dǎo)氣管的數(shù)量和位置和在與所述導(dǎo)氣管組 一一對應(yīng)的所述出氣口中的通孔的數(shù)量和位置一一對應(yīng)；并且，每個所述導(dǎo)氣管的進氣端 和與之一一對應(yīng)的所述通孔連通，每個所述導(dǎo)氣管的出氣端延伸至靠近所述加熱外環(huán)的內(nèi) 緣位置處，用以將自所述通孔噴出的所述工藝氣體輸送至所述加熱外環(huán)的上方。
[0009] 其中，所述反應(yīng)腔室還包括導(dǎo)氣管組，所述導(dǎo)氣管組設(shè)置在所述中央進氣管上，在 靠近每層所述隔熱內(nèi)環(huán)的上表面的位置處，所述導(dǎo)氣管組的數(shù)量少于所述出氣口的數(shù)量， 并且每個所述導(dǎo)氣管組包括以所述中央進氣管為中心呈放射狀分布的多個導(dǎo)氣管，且每個 所述導(dǎo)氣管組中的每個所述導(dǎo)氣管的進氣端和至少一個所述出氣口中的位置與所述進氣 端相對應(yīng)的所述通孔連通；每個所述導(dǎo)氣管的出氣端延伸至靠近所述加熱外環(huán)的內(nèi)緣的位 置處，用以將自所述通孔噴出的所述工藝氣體輸送至所述加熱外環(huán)的上方。
[0010] 其中，所述導(dǎo)氣管采用抗磁且絕緣材料制成。
[0011] 其中，每個所述導(dǎo)氣管采用螺紋連接或插接的方式與所述中央進氣管固定連接。
[0012] 其中，每個所述導(dǎo)氣管的出氣端延伸至距離所述加熱外環(huán)的內(nèi)緣5?10mm的位置 處。
[0013] 其中，所述反應(yīng)腔室還包括支架和驅(qū)動源，其中所述支架包括支撐柱和托架，所述 支撐柱設(shè)置在相鄰的兩層所述加熱外環(huán)之間，且分別與二者固定連接；并且，每層所述隔熱 內(nèi)環(huán)的外周壁和與之同層的所述加熱外環(huán)的內(nèi)周壁可旋轉(zhuǎn)地連接，且每層所述隔熱內(nèi)環(huán)的 內(nèi)周壁與所述中央進氣管固定連接；所述托架的一端與所述加熱外環(huán)固定連接，另一端與 所述驅(qū)動源的驅(qū)動軸連接；所述驅(qū)動源用于驅(qū)動所述托架旋轉(zhuǎn)，以帶動所有的所述加熱外 環(huán)同時圍繞所述中央進氣管旋轉(zhuǎn)。
[0014] 其中，在每層所述隔熱內(nèi)環(huán)的外周壁上設(shè)置有凸部，并對應(yīng)地在同層的所述加熱 外環(huán)的內(nèi)周壁上設(shè)置有閉合的環(huán)形凸緣；所述凸部搭接在所述環(huán)形凸緣的上表面。
[0015] 其中，在每層所述隔熱內(nèi)環(huán)的外周壁上設(shè)置有凸部，并對應(yīng)地在同層的所述加熱 外環(huán)的內(nèi)周壁上設(shè)置有閉合的環(huán)形凹部；所述凸部位于環(huán)形凹部內(nèi)，以使得所述隔熱內(nèi)環(huán) 能夠由所述加熱外環(huán)支撐。
[0016] 其中，所述反應(yīng)腔室還包括支架和驅(qū)動源，其中所述支架包括支撐柱和托架，所述 支撐柱設(shè)置在相鄰的兩層所述加熱外環(huán)和/或所述隔熱內(nèi)環(huán)之間，且分別與相鄰的兩層所 述加熱外環(huán)和/或所述隔熱內(nèi)環(huán)固定連接；并且，每層所述隔熱內(nèi)環(huán)的外周壁和與之同層 的所述加熱外環(huán)的內(nèi)周壁固定連接，且每層所述隔熱內(nèi)環(huán)的內(nèi)周壁與所述中央進氣管可旋 轉(zhuǎn)地連接；所述托架的一端與所述加熱外環(huán)和/或所述隔熱內(nèi)環(huán)固定連接，另一端與所述 驅(qū)動源的驅(qū)動軸連接；所述驅(qū)動源用于驅(qū)動所述托架旋轉(zhuǎn)，以帶動所有的所述加熱外環(huán)和 隔熱內(nèi)環(huán)同時圍繞所述中央進氣管旋轉(zhuǎn)。
[0017] 其中，在每層所述隔熱內(nèi)環(huán)的內(nèi)周壁上設(shè)置有凸部，并對應(yīng)地在所述中央進氣管 上設(shè)置有閉合的環(huán)形凸緣；所述凸部搭接在所述環(huán)形凸緣的上表面。
[0018] 其中，在每層所述加熱外環(huán)的內(nèi)周壁上設(shè)置有閉合的環(huán)形凹部，并對應(yīng)地在所述 中央進氣管上設(shè)置有凸部；所述凸部位于環(huán)形凹部內(nèi)，以使得所述隔熱內(nèi)環(huán)能夠由所述中 央進氣管支撐。
[0019] 其中，所述加熱外環(huán)在其徑向上的寬度等于所述被加工工件的外徑，或者比所述 被加工工件的外徑大預(yù)定尺寸。
[0020] 其中，所述預(yù)定尺寸的范圍在5?10mm。
[0021] 其中，所述導(dǎo)磁材料包括石墨或者碳化硅。
[0022] 其中，所述抗磁且絕緣的材料包括陶瓷或者石英。
[0023] 本發(fā)明還提供一種等離子體加工設(shè)備，包括反應(yīng)腔室，所述反應(yīng)腔室采用本發(fā)明 提供的反應(yīng)腔室。
[0024] 本發(fā)明具有下述有益效果：
[0025] 本發(fā)明提供的反應(yīng)腔室，由于借助感應(yīng)線圈采用感應(yīng)加熱的方式對托盤進行加 熱，且加熱外環(huán)采用導(dǎo)磁材料制作，因而在使用感應(yīng)線圈加熱的過程中，在加熱外環(huán)內(nèi)會感 應(yīng)出能夠產(chǎn)生熱量的渦電流，從而間接地將排布在加熱外環(huán)上的被加工工件加熱至工藝所 需的溫度。而且，由于采用抗磁且絕緣的材料制作的隔熱內(nèi)環(huán)具有不導(dǎo)磁的特性，在反應(yīng)腔 室內(nèi)形成的交變磁場不會使其發(fā)熱，因而僅排布有被加工工件的托盤的邊緣區(qū)域（即，加熱 外環(huán)所在區(qū)域）發(fā)熱，而位于被加工工件與中央進氣管之間的托盤的中心區(qū)域（即，隔熱內(nèi) 環(huán)所在區(qū)域）不會發(fā)熱，這使得自出氣口噴出的工藝氣體僅會在到達加熱外環(huán)的上方時才 會發(fā)生反應(yīng)，即，反應(yīng)腔室內(nèi)的工藝氣體進行有效化學(xué)反應(yīng)的區(qū)域集中在加熱外環(huán)的上方， 從而不僅可以減少用于向感應(yīng)線圈提供交流電的交流電源的功率消耗，而且還可以提高工 藝氣體的利用率，進而可以降低等離子體加工設(shè)備的使用成本。此外，由于借助隔熱內(nèi)環(huán)可 以減少工藝氣體的消耗量，因而無需提高工藝氣體的流量和流速就能夠保證有充足的工藝 氣體到達加熱外環(huán)的上方，這不僅可以降低等離子體加工設(shè)備的使用成本，而且還可以減 少在反應(yīng)腔室內(nèi)產(chǎn)生的反應(yīng)副產(chǎn)物，從而可以提高反應(yīng)腔室的清潔度，進而可以提高工藝 的重復(fù)性和良品率。
[0026] 本發(fā)明提供的等離子體加工設(shè)備，采用本發(fā)明提供的反應(yīng)腔室，可以減少工藝氣 體的損耗量，從而可以提高等離子體加工設(shè)備的使用成本，而且還可以減少反應(yīng)腔室內(nèi)的 反應(yīng)副廣物，從而可以提商工藝的重復(fù)性和良品率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027] 圖1為現(xiàn)有的反應(yīng)腔室的結(jié)構(gòu)簡圖；
[0028] 圖2為現(xiàn)有的托盤的俯視圖；
[0029] 圖3為本發(fā)明第一實施例提供的反應(yīng)腔室的結(jié)構(gòu)簡圖；
[0030] 圖4為圖3中反應(yīng)腔室的托盤的俯視圖；
[0031] 圖5為加熱外環(huán)與隔熱內(nèi)環(huán)可旋轉(zhuǎn)地連接的兩種方式的示意圖；
[0032] 圖6為本發(fā)明第二實施例提供的反應(yīng)腔室的結(jié)構(gòu)簡圖；以及
[0033] 圖7為圖6中反應(yīng)腔室的托盤的俯視圖。

【具體實施方式】
[0034] 為使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明提 供的反應(yīng)腔室及等離子體加工設(shè)備進行詳細地描述。
[0035] 圖3為本發(fā)明第一實施例提供的反應(yīng)腔室的結(jié)構(gòu)簡圖。圖4為圖3中反應(yīng)腔室的 托盤的俯視圖。請一并參閱圖3和圖4,反應(yīng)腔室10包括多層托盤11、感應(yīng)線圈12、中央進 氣管13、支架（圖中未示出)和驅(qū)動源15。其中，多層托盤11沿堅直方向間隔設(shè)置在反應(yīng)腔 室10內(nèi)，用以承載被加工工件16,并且每層托盤11包括互為同心環(huán)的加熱外環(huán)111和隔熱 內(nèi)環(huán)112,其中，加熱外環(huán)111采用諸如石墨或者碳化硅等的導(dǎo)磁材料制作，被加工工件16 設(shè)置在加熱外環(huán)111的上表面，且沿其周向間隔排布一圈，并且加熱外環(huán)111在其徑向上的 寬度B等于被加工工件16的外徑D1，或者，優(yōu)選地，可以使加熱外環(huán)111在其徑向上的寬度 B比被加工工件16的外徑D1大預(yù)定尺寸，從而被加工工件16即使產(chǎn)生一定范圍內(nèi)的位置 偏差，也可以保證被加工工件16的下表面完全與加熱外環(huán)111的上表面相接觸，該預(yù)定尺 寸的范圍可以在5?10mm。
[0036] 隔熱內(nèi)環(huán)112采用諸如陶瓷或者石英等的抗磁且絕緣的材料制作，并且，用于向 反應(yīng)腔室10內(nèi)輸送工藝氣體的中央進氣管13沿堅直方向穿過每層隔熱內(nèi)環(huán)112的環(huán)孔 112'，并且在中央進氣管13上，且位于靠近每層隔熱內(nèi)環(huán)112的上表面的位置處設(shè)置有出 氣口，即，在中央進氣管13上，且位于相鄰的兩層隔熱內(nèi)環(huán)112之間，以及最上層的隔熱內(nèi) 環(huán)112的上表面上方設(shè)置有出氣口，用以向反應(yīng)腔室10的四周噴出工藝氣體。由于每層隔 熱內(nèi)環(huán)112位于與之同層的加熱外環(huán)111和中央進氣管13之間，這可以隔離相鄰的兩層加 熱外環(huán)111之間的層空間，從而可以避免在不同層空間內(nèi)流動的工藝氣體交叉反應(yīng)和交叉 污染。
[0037] 而且，靠近每層隔熱內(nèi)環(huán)112的上表面的出氣口的數(shù)量可以為一個或者多個，當 出氣口為多個時，多個出氣口沿中央進氣管13的軸向間隔設(shè)置；并且，每個出氣口由沿中 央進氣管13的周向間隔設(shè)置的多個通孔131組成。通過在靠近每層隔熱內(nèi)環(huán)112的上表 面設(shè)置多個出氣口，并使多個出氣口分別與不同種類的工藝氣體管路(該管路可以設(shè)置在 中央進氣管13內(nèi)，且其進氣端與氣源連通，出氣端與相應(yīng)的出氣口連通)，可以使不同種類 的工藝氣體保持相互獨立，直至自出氣口噴出之后再相互混合，從而不僅可以減少中央進 氣管13內(nèi)的反應(yīng)副產(chǎn)物，而且還可以提高工藝氣體的利用率。
[0038] 感應(yīng)線圈12環(huán)繞反應(yīng)腔室10的外周壁設(shè)置，用以采用感應(yīng)加熱的方式對托盤11 進行加熱，從而間接加熱被加工工件16。由于加熱外環(huán)111采用導(dǎo)磁材料制作，因而在使用 感應(yīng)線圈12加熱的過程中，在加熱外環(huán)111內(nèi)會感應(yīng)出能夠產(chǎn)生熱量的渦電流，從而間接 地將排布在加熱外環(huán)111上的被加工工件16加熱至工藝所需的溫度。而且，由于采用抗磁 且絕緣的材料制作的隔熱內(nèi)環(huán)112具有不導(dǎo)磁的特性，在反應(yīng)腔室10內(nèi)形成的交變磁場不 會使其發(fā)熱，因而僅排布有被加工工件16的托盤11的邊緣區(qū)域（S卩，加熱外環(huán)111所在區(qū) 域）發(fā)熱，而位于被加工工件16與中央進氣管13之間的托盤11的中心區(qū)域（S卩，隔熱內(nèi)環(huán) 112所在區(qū)域)不會發(fā)熱，這使得自出氣口噴出的工藝氣體僅會在到達加熱外環(huán)111的上方 時才會發(fā)生反應(yīng)，即，反應(yīng)腔室10內(nèi)的工藝氣體進行有效化學(xué)反應(yīng)的區(qū)域集中在加熱外環(huán) 111的上方，從而不僅可以減少用于向感應(yīng)線圈12提供交流電的交流電源的功率消耗，而 且還可以提高工藝氣體的利用率，進而可以降低等離子體加工設(shè)備的使用成本。此外，由于 借助隔熱內(nèi)環(huán)112可以減少工藝氣體的消耗量，因而無需提高工藝氣體的流量和流速就能 夠保證有充足的工藝氣體到達加熱外環(huán)111的上方，這不僅可以降低等離子體加工設(shè)備的 使用成本，而且還可以減少在反應(yīng)腔室10內(nèi)產(chǎn)生的反應(yīng)副產(chǎn)物，從而可以提高反應(yīng)腔室10 的清潔度，進而可以提商工藝的重復(fù)性和良品率。
[0039] 優(yōu)選地，加熱外環(huán)111在其徑向上的寬度B等于被加工工件16的外徑D1，或者比 被加工工件16的外徑D1大預(yù)定尺寸，也就是說，在保證加熱外環(huán)111的上表面能夠完全地 與被加工工件16的下表面相接觸的前提下，盡可能地縮短加熱外環(huán)111在其徑向上的寬度 B，以最大程度地減少托盤11的空置區(qū)域（S卩，未放置被加工工件16的區(qū)域)，從而可以進一 步減少交流電源的功率消耗，以及提高工藝氣體的利用率，進而可以降低等離子體加工設(shè) 備的使用成本。
[0040] 在本實施例中，支架包括支撐柱141和托架142。其中，支撐柱141設(shè)置在相鄰的 兩層加熱外環(huán)111之間，且分別與二者固定連接，從而可以將沿堅直方向間隔設(shè)置的多層 加熱外環(huán)111固定在反應(yīng)腔室內(nèi)；每層隔熱內(nèi)環(huán)112的外周壁（S卩，圖3中遠離中央進氣管 13的一端)和與之同層的加熱外環(huán)111的內(nèi)周壁（S卩，圖3中靠近中央進氣管13的一端)可 旋轉(zhuǎn)地連接，且每層隔熱內(nèi)環(huán)112的內(nèi)周壁與中央進氣管13固定連接；托架142用于支撐 所有的加熱外環(huán)111，并將其與驅(qū)動源15的驅(qū)動軸連接在一起，具體地，如圖3所示，托架 142包括堅直連桿和水平連桿，其中，堅直連桿的上端與最底層的加熱外環(huán)111固定連接， 下端借助水平連桿與驅(qū)動源15的驅(qū)動軸連接，當然，在實際應(yīng)用中，托架142還可以采用其 他結(jié)構(gòu)，只要托架142能夠?qū)⒓訜嵬猸h(huán)111與驅(qū)動源15的驅(qū)動軸連接在一起即可。驅(qū)動源 15用于驅(qū)動托架142旋轉(zhuǎn)，以帶動所有的加熱外環(huán)111同時圍繞中央進氣管13旋轉(zhuǎn)。
[0041] 下面對每層隔熱內(nèi)環(huán)112的外周壁和與之同層的加熱外環(huán)111的內(nèi)周壁可旋轉(zhuǎn)地 連接的方式進行詳細地描述，具體地，如圖5所示，為加熱外環(huán)與隔熱內(nèi)環(huán)可旋轉(zhuǎn)地連接的 兩種方式的示意圖。第一種方式具體為，如圖5中的圖a所示，在每層隔熱內(nèi)環(huán)112的外周 壁上設(shè)置有凸部，并對應(yīng)地在同層的加熱外環(huán)111的內(nèi)周壁上設(shè)置有閉合的環(huán)形凸緣，凸 部搭接在環(huán)形凸緣的上表面，以使得隔熱內(nèi)環(huán)112搭接在加熱外環(huán)111上；第二種方式具體 為，如圖5中的圖b所示，在每層隔熱內(nèi)環(huán)112的外周壁上設(shè)置有凸部，并對應(yīng)地在同層的 加熱外環(huán)111的內(nèi)周壁上設(shè)置有閉合的環(huán)形凹部，凸部位于環(huán)形凹部內(nèi)，以使得隔熱內(nèi)環(huán) 112能夠由加熱外環(huán)111支撐。容易理解，該凸部和環(huán)形凹部分別與隔熱內(nèi)環(huán)112和加熱外 環(huán)111的上、下表面間隔設(shè)置。在實際應(yīng)用中，凸部可以設(shè)置在隔熱內(nèi)環(huán)112的外周壁的任 意位置處。優(yōu)選地，將上述凸部以及環(huán)形凸緣或環(huán)形凹部分別設(shè)置在隔熱內(nèi)環(huán)112的外周 壁和加熱外環(huán)111的內(nèi)周壁上的位置可以為：在凸部搭接在環(huán)形凸緣上或位于環(huán)形凹部內(nèi) 時，隔熱內(nèi)環(huán)112和加熱外環(huán)111的上表面和下表面均能夠相互平齊，從而可以提商反應(yīng)腔 室10內(nèi)的氣流穩(wěn)定性。
[0042] 在實際應(yīng)用中，設(shè)置在隔熱內(nèi)環(huán)112的外周壁上的凸部可以采用閉合的環(huán)形結(jié) 構(gòu)，也可以由多個子凸部組成，多個子凸部沿隔熱內(nèi)環(huán)112的外周壁間隔設(shè)置，且每個子凸 部可以采用沿隔熱內(nèi)環(huán)112的徑向凸出的條狀結(jié)構(gòu)。此外，也可以將凸部設(shè)置在加熱外環(huán) 111的內(nèi)周壁上，并將環(huán)形凸緣或環(huán)形凹部設(shè)置在隔熱內(nèi)環(huán)112的外周壁上，只要隔熱內(nèi)環(huán) 112能夠搭接在加熱外環(huán)111上即可。當然，本發(fā)明并不局限于上述每層隔熱內(nèi)環(huán)112的外 周壁和與之同層的加熱外環(huán)111的內(nèi)周壁可旋轉(zhuǎn)地連接的方式，只要是能夠僅限定隔熱內(nèi) 環(huán)112和加熱外環(huán)111在堅直方向上的位移自由度，而不限定二者在其周向上的旋轉(zhuǎn)自由 度的連接方式均可以采用。
[0043] 需要說明的是，在本實施例中，由于每層隔熱內(nèi)環(huán)112的外周壁和與之同層的加 熱外環(huán)111的內(nèi)周壁可旋轉(zhuǎn)地連接，且每層隔熱內(nèi)環(huán)112的內(nèi)周壁與中央進氣管13固定連 接，因而在驅(qū)動源15的驅(qū)動下，托架142僅帶動所有的加熱外環(huán)111同時圍繞中央進氣管 13旋轉(zhuǎn)，而隔熱內(nèi)環(huán)112靜止不動，但是，本發(fā)明并不局限于此，在實際應(yīng)用中，還可以將支 撐柱141設(shè)置在相鄰的兩層加熱外環(huán)111和/或隔熱內(nèi)環(huán)112之間，且分別與相鄰的兩層 加熱外環(huán)111和/或隔熱內(nèi)環(huán)112固定連接；并且，每層隔熱內(nèi)環(huán)112的外周壁和與之同層 的加熱外環(huán)111的內(nèi)周壁固定連接，且每層隔熱內(nèi)環(huán)112的內(nèi)周壁與中央進氣管13可旋轉(zhuǎn) 地連接，每層隔熱內(nèi)環(huán)112的內(nèi)周壁與中央進氣管13可旋轉(zhuǎn)地連接的方式與每層隔熱內(nèi)環(huán) 112的外周壁和與之同層的加熱外環(huán)111的內(nèi)周壁可旋轉(zhuǎn)地連接的方式相類似，在此不再 贅述。在這種情況下，托架142的一端可以與加熱外環(huán)111和/或隔熱內(nèi)環(huán)112固定連接， 另一端與驅(qū)動源15的驅(qū)動軸連接，從而在驅(qū)動源15的驅(qū)動下，托架142可以帶動所有的加 熱外環(huán)111和隔熱內(nèi)環(huán)112同時圍繞中央進氣管13旋轉(zhuǎn)。
[0044] 圖6為本發(fā)明第二實施例提供的反應(yīng)腔室的結(jié)構(gòu)簡圖；圖7為圖6中反應(yīng)腔室的 托盤的俯視圖。請一并參閱圖6和圖7,反應(yīng)腔室10同樣包括多層托盤11、感應(yīng)線圈12、中 央進氣管13、支架（圖中未示出)和驅(qū)動源15,由于上述多層托盤11、感應(yīng)線圈12、中央進氣 管13、支架和驅(qū)動源15的結(jié)構(gòu)和功能已在上述第一實施例中做了詳細地描述，在此不再贅 述。
[0045] 下面僅對本實施例提供的反應(yīng)腔室與上述第一實施例的不同點進行詳細地描述， 具體地，在本實施例中，反應(yīng)腔室10還包括導(dǎo)氣管組，優(yōu)選地，其采用抗磁且絕緣材料制 作，以使導(dǎo)氣管組能夠耐高溫且不導(dǎo)電。導(dǎo)氣管組分別設(shè)置在中央進氣管13上，并且在靠 近每層隔熱內(nèi)環(huán)112的上表面的位置處，導(dǎo)氣管組的數(shù)量和位置與出氣口的數(shù)量和位置 一一對應(yīng)(如圖6所示，在中央進氣管13的靠近每層隔熱內(nèi)環(huán)112的上表面的位置處，導(dǎo)氣 管組和出氣口的數(shù)量各自為兩個，且二者一一對應(yīng))，而且，每個導(dǎo)氣管組包括以中央進氣 管13為中心呈放射狀分布的多個導(dǎo)氣管17,且在每個導(dǎo)氣管組中的導(dǎo)氣管17的數(shù)量和位 置和在與導(dǎo)氣管組一一對應(yīng)的出氣口中的通孔131的數(shù)量和位置一一對應(yīng)；并且，每個導(dǎo) 氣管17的進氣端和與之一一對應(yīng)的通孔131連通，每個導(dǎo)氣管17的出氣端延伸至靠近加 熱外環(huán)111的內(nèi)緣的位置處，用以將自通孔131噴出的工藝氣體輸送至加熱外環(huán)111的上 方，這可以使自每個通孔131噴出的工藝氣體保持相互獨立，直至到達加熱外環(huán)111的上方 之后再相互混合，從而不僅可以進一步減少在反應(yīng)腔室10內(nèi)產(chǎn)生的反應(yīng)副產(chǎn)物，以及提高 工藝氣體的利用率，而且，還可以使工藝氣體在到達加熱外環(huán)111的上方之前保持層流狀 態(tài)，從而可以提高反應(yīng)腔室10內(nèi)的氣流穩(wěn)定性。優(yōu)選地，每個導(dǎo)氣管17的出氣端與加熱外 環(huán)111的內(nèi)緣之間在加熱外環(huán)111的徑向上的間距D2的范圍在5?10mm。
[0046] 在實際應(yīng)用中，每個導(dǎo)氣管17可以采用螺紋連接或插接的方式與中央進氣管13 固定連接。具體地，在采用螺紋連接的方式時，可以對應(yīng)地在導(dǎo)氣管17的進氣端以及中央 進氣管13的通孔131的周邊設(shè)置一對法蘭，并借助螺釘將這對法蘭固定連接，從而實現(xiàn)導(dǎo) 氣管17與中央進氣管13的固定連接；在采用插接的方式時，可以對應(yīng)地在導(dǎo)氣管17的進 氣端以及中央進氣管13的通孔131的周邊設(shè)置相互配合的插片和插槽，從而實現(xiàn)導(dǎo)氣管17 與中央進氣管13的固定連接。
[0047] 需要說明的是，雖然在本實施例中，導(dǎo)氣管組的數(shù)量和位置與出氣口的數(shù)量和位 置一一對應(yīng)，但是本發(fā)明并不局限于此，在實際應(yīng)用中，導(dǎo)氣管組的數(shù)量也可以少于出氣口 的數(shù)量，也就是說，一個導(dǎo)氣管組可以對應(yīng)多個出氣口，在這種情況下，該導(dǎo)氣管組中的每 個導(dǎo)氣管17的進氣端應(yīng)同時和該多個出氣口中的對應(yīng)位置的通孔131連通。例如，在中央 進氣管13的靠近每層隔熱內(nèi)環(huán)112的上表面的位置處，僅設(shè)置一個導(dǎo)氣管組，且與同層的 所有的出氣口相對應(yīng)，在這種情況下，該導(dǎo)氣管組中的每個導(dǎo)氣管17的進氣端應(yīng)同時和同 層的所有的出氣口中的對應(yīng)位置的通孔131連通。
[0048] 還需要說明的是，在實際應(yīng)用中，也可以省去隔熱內(nèi)環(huán)112,而僅借助導(dǎo)氣管組將 自出氣口噴出的工藝氣體輸送至加熱外環(huán)111的上方，這同樣減少在反應(yīng)腔室10內(nèi)產(chǎn)生的 反應(yīng)副產(chǎn)物，以及提高工藝氣體的利用率。
[0049] 作為另一個技術(shù)方案，本發(fā)明還提供一種等離子體加工設(shè)備，其包括反應(yīng)腔室，該 反應(yīng)腔室采用了本實施例提供的上述反應(yīng)腔室。
[0050] 本實施例提供的等離子體加工設(shè)備，其通過采用本實施例提供的反應(yīng)腔室，可以 減少工藝氣體的損耗量，從而可以提高等離子體加工設(shè)備的使用成本，而且還可以減少反 應(yīng)腔室內(nèi)的反應(yīng)副廣物，從而可以提商工藝的重復(fù)性和良品率。
[0051] 可以理解的是，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(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的原 理和實質(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(yīng)腔室，包括多層托盤、感應(yīng)線圈和中央進氣管，其中，所述多層托盤沿堅直 方向間隔設(shè)置在所述反應(yīng)腔室內(nèi)，用以承載被加工工件；所述感應(yīng)線圈環(huán)繞所述反應(yīng)腔室 的外周壁設(shè)置，用以采用感應(yīng)加熱的方式對所述托盤進行加熱；所述中央進氣管用于向所 述反應(yīng)腔室內(nèi)輸送工藝氣體；其特征在于，每層所述托盤包括互為同心環(huán)的加熱外環(huán)和隔 熱內(nèi)環(huán)，其中 所述加熱外環(huán)采用導(dǎo)磁材料制作；所述被加工工件設(shè)置在所述加熱外環(huán)的上表面，且 沿其周向間隔排布一圈； 所述隔熱內(nèi)環(huán)采用抗磁且絕緣的材料制作；所述中央進氣管沿堅直方向穿過每層所述 隔熱內(nèi)環(huán)的環(huán)孔，并且在所述中央進氣管上，且位于靠近每層所述隔熱內(nèi)環(huán)的上表面的位 置處分別設(shè)置有出氣口，用以向所述反應(yīng)腔室的四周噴出工藝氣體。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)腔室，其特征在于，靠近每層所述隔熱內(nèi)環(huán)的上表面的 所述出氣口的數(shù)量為一個或者多個，且多個所述出氣口沿所述中央進氣管的軸向間隔設(shè) 置；并且 每個所述出氣口由沿所述中央進氣管的周向間隔設(shè)置的多個通孔組成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的反應(yīng)腔室，其特征在于，所述反應(yīng)腔室還包括導(dǎo)氣管組，所述 導(dǎo)氣管組設(shè)置在所述中央進氣管上，在靠近每層所述隔熱內(nèi)環(huán)的上表面的位置處，所述導(dǎo) 氣管組的數(shù)量和位置與所述出氣口的數(shù)量和位置一一對應(yīng)；并且 每個所述導(dǎo)氣管組包括以所述中央進氣管為中心呈放射狀分布的多個導(dǎo)氣管，且在每 個所述導(dǎo)氣管組中的所述導(dǎo)氣管的數(shù)量和位置和在與所述導(dǎo)氣管組一一對應(yīng)的所述出氣 口中的通孔的數(shù)量和位置一一對應(yīng)；并且，每個所述導(dǎo)氣管的進氣端和與之一一對應(yīng)的所 述通孔連通，每個所述導(dǎo)氣管的出氣端延伸至靠近所述加熱外環(huán)的內(nèi)緣位置處，用以將自 所述通孔噴出的所述工藝氣體輸送至所述加熱外環(huán)的上方。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的反應(yīng)腔室，其特征在于，所述反應(yīng)腔室還包括導(dǎo)氣管組，所述 導(dǎo)氣管組設(shè)置在所述中央進氣管上，在靠近每層所述隔熱內(nèi)環(huán)的上表面的位置處，所述導(dǎo) 氣管組的數(shù)量少于所述出氣口的數(shù)量，并且 每個所述導(dǎo)氣管組包括以所述中央進氣管為中心呈放射狀分布的多個導(dǎo)氣管，且每個 所述導(dǎo)氣管組中的每個所述導(dǎo)氣管的進氣端和至少一個所述出氣口中的位置與所述進氣 端相對應(yīng)的所述通孔連通； 每個所述導(dǎo)氣管的出氣端延伸至靠近所述加熱外環(huán)的內(nèi)緣的位置處，用以將自所述通 孔噴出的所述工藝氣體輸送至所述加熱外環(huán)的上方。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的反應(yīng)腔室，其特征在于，所述導(dǎo)氣管采用抗磁且絕緣材料 制成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的反應(yīng)腔室，其特征在于，每個所述導(dǎo)氣管采用螺紋連接或插 接的方式與所述中央進氣管固定連接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的反應(yīng)腔室，其特征在于，每個所述導(dǎo)氣管的出氣端延伸至距 離所述加熱外環(huán)的內(nèi)緣5?10mm的位置處。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)腔室，其特征在于，所述反應(yīng)腔室還包括支架和驅(qū)動源， 其中 所述支架包括支撐柱和托架，所述支撐柱設(shè)置在相鄰的兩層所述加熱外環(huán)之間，且分 別與二者固定連接；并且，每層所述隔熱內(nèi)環(huán)的外周壁和與之同層的所述加熱外環(huán)的內(nèi)周 壁可旋轉(zhuǎn)地連接，且每層所述隔熱內(nèi)環(huán)的內(nèi)周壁與所述中央進氣管固定連接；所述托架的 一端與所述加熱外環(huán)固定連接，另一端與所述驅(qū)動源的驅(qū)動軸連接； 所述驅(qū)動源用于驅(qū)動所述托架旋轉(zhuǎn)，以帶動所有的所述加熱外環(huán)同時圍繞所述中央進 氣管旋轉(zhuǎn)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的反應(yīng)腔室，其特征在于，在每層所述隔熱內(nèi)環(huán)的外周壁上設(shè) 置有凸部，并對應(yīng)地在同層的所述加熱外環(huán)的內(nèi)周壁上設(shè)置有閉合的環(huán)形凸緣； 所述凸部搭接在所述環(huán)形凸緣的上表面。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的反應(yīng)腔室，其特征在于，在每層所述隔熱內(nèi)環(huán)的外周壁上設(shè) 置有凸部，并對應(yīng)地在同層的所述加熱外環(huán)的內(nèi)周壁上設(shè)置有閉合的環(huán)形凹部； 所述凸部位于環(huán)形凹部內(nèi)，以使得所述隔熱內(nèi)環(huán)能夠由所述加熱外環(huán)支撐。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)腔室，其特征在于，所述反應(yīng)腔室還包括支架和驅(qū)動 源，其中 所述支架包括支撐柱和托架，所述支撐柱設(shè)置在相鄰的兩層所述加熱外環(huán)和/或所述 隔熱內(nèi)環(huán)之間，且分別與相鄰的兩層所述加熱外環(huán)和/或所述隔熱內(nèi)環(huán)固定連接；并且，每 層所述隔熱內(nèi)環(huán)的外周壁和與之同層的所述加熱外環(huán)的內(nèi)周壁固定連接，且每層所述隔熱 內(nèi)環(huán)的內(nèi)周壁與所述中央進氣管可旋轉(zhuǎn)地連接；所述托架的一端與所述加熱外環(huán)和/或所 述隔熱內(nèi)環(huán)固定連接，另一端與所述驅(qū)動源的驅(qū)動軸連接； 所述驅(qū)動源用于驅(qū)動所述托架旋轉(zhuǎn)，以帶動所有的所述加熱外環(huán)和隔熱內(nèi)環(huán)同時圍繞 所述中央進氣管旋轉(zhuǎn)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的反應(yīng)腔室，其特征在于，在每層所述隔熱內(nèi)環(huán)的內(nèi)周壁上 設(shè)置有凸部，并對應(yīng)地在所述中央進氣管上設(shè)置有閉合的環(huán)形凸緣； 所述凸部搭接在所述環(huán)形凸緣的上表面。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的反應(yīng)腔室，其特征在于，在每層所述加熱外環(huán)的內(nèi)周壁上 設(shè)置有閉合的環(huán)形凹部，并對應(yīng)地在所述中央進氣管上設(shè)置有凸部； 所述凸部位于環(huán)形凹部內(nèi)，以使得所述隔熱內(nèi)環(huán)能夠由所述中央進氣管支撐。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)腔室，其特征在于，所述加熱外環(huán)在其徑向上的寬度等 于所述被加工工件的外徑，或者比所述被加工工件的外徑大預(yù)定尺寸。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的反應(yīng)腔室，其特征在于，所述預(yù)定尺寸的范圍在5?10mm。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)腔室，其特征在于，所述導(dǎo)磁材料包括石墨或者碳化 硅。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)腔室，其特征在于，所述抗磁且絕緣的材料包括陶瓷或 者石英。
18. -種等離子體加工設(shè)備，包括反應(yīng)腔室，其特征在于，所述反應(yīng)腔室采用權(quán)利要求 1-17任意一項所述的反應(yīng)腔室。
【文檔編號】C23C16/46GK104099584SQ201310123128
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2013年4月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月10日
【發(fā)明者】張慧 申請人:北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司