一種進氣裝置及反應腔室的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種進氣裝置及反應腔室，該進氣裝置用于向反應腔室內(nèi)輸送工藝氣體，其包括裝置本體和流量調(diào)節(jié)單元，裝置本體上設置有進氣通道，進氣通道的進氣端與工藝氣源相連通，出氣端與反應腔室相連通；流量調(diào)節(jié)單元包括至少兩個氣體擋板，至少兩個氣體擋板分別用于改變沿垂直于進氣通道內(nèi)工藝氣體流向的進氣通道的橫截面中不同位置處的通氣面積，來改變從該不同位置處向反應腔室輸送工藝氣體的流量，以使反應腔室內(nèi)的工藝氣體分布均勻。本發(fā)明提供的進氣裝置，可以提高調(diào)節(jié)反應腔室內(nèi)工藝氣體分布均勻的速率，從而可以減少調(diào)節(jié)時間，進而可以提高經(jīng)濟效率。
【專利說明】一種進氣裝置及反應腔室

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于半導體設備制造領域，具體涉及一種進氣裝置及反應腔室。

【背景技術】
[0002]娃外延設備用于生產(chǎn)娃外延片,其工作原理具體為:向高溫(> IlOO0C )的襯底上輸送硅的化合物，并利用氫氣(H2)在襯底上通過還原反應析出硅。
[0003]圖1為現(xiàn)有的硅外延設備的反應腔室的結(jié)構(gòu)簡圖。圖2為圖1中反應腔室的左側(cè)壁的截面圖。請一并參閱圖1和圖2，在反應腔室10內(nèi)設置有托盤11，用于承載多個襯底，并且，在反應腔室10的左側(cè)壁的偏上方的位置處設置有沿水平方向排列的多個進氣口(進氣口的數(shù)量為28個)，每個進氣口為橫截面為圓形的通孔，且通孔的中心線與托盤的上表面平行；并且，每個進氣口與設置在反應腔室10外的工藝氣源相連通，用以向反應腔室10內(nèi)輸送工藝所需的工藝氣體，且多個進氣口中向反應腔室10的中間區(qū)域輸送工藝氣體的多個進氣口 12a的內(nèi)徑大于向邊緣區(qū)域輸送工藝氣體的多個進氣口 12b和12c的內(nèi)徑；在每個進氣口位置處設置有針閥，用于控制工藝氣體經(jīng)由該進氣口輸送至反應腔室10內(nèi)的流量值。此外，在反應腔室10的右側(cè)壁上設置有排氣口 13，用于將反應腔室10內(nèi)工藝過程中產(chǎn)生的廢氣以及未完成工藝的工藝氣體排出反應腔室10。
[0004]然而，上述硅外延設備在實際應用中不可避免地存在以下問題，S卩:為了提高生產(chǎn)的硅外延片的均勻性，需要調(diào)節(jié)各個進氣口位置處的針閥來調(diào)節(jié)每個進氣口向反應腔室10內(nèi)輸送的工藝氣體的流量值，但是，由于進氣口的數(shù)量多達幾十個，這使得需要調(diào)節(jié)的針閥數(shù)量太多，往往造成需要浪費大量的時間來滿足工藝的均勻性，從而導致經(jīng)濟效益低，并且導致不能滿足連續(xù)生產(chǎn)的需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術中存在的技術問題，提供了一種進氣裝置及反應腔室，其可以提高調(diào)節(jié)反應腔室內(nèi)工藝氣體分布均勻的速率，從而可以減少調(diào)節(jié)時間，進而可以提高經(jīng)濟效率。
[0006]本發(fā)明提供一種進氣裝置，用于向反應腔室內(nèi)輸送工藝氣體，所述進氣裝置包括裝置本體，所述裝置本體上設置有進氣通道，所述進氣通道的進氣端與工藝氣源相連通，所述進氣通道的出氣端與所述反應腔室相連通；所述進氣裝置還包括流量調(diào)節(jié)單元，其中:所述流量調(diào)節(jié)單元包括至少兩個氣體擋板，所述至少兩個氣體擋板用于改變沿垂直于所述進氣通道內(nèi)工藝氣體流向的所述進氣通道的橫截面中不同位置處的通氣面積，來改變從該不同位置處向所述反應腔室輸送工藝氣體的流量，以使所述反應腔室內(nèi)的工藝氣體分布均勻。
[0007]其中，每個所述氣體擋板所在平面與所述進氣通道的橫截面平行，并且每個所述氣體擋板的位于所述進氣通道的橫截面的中間位置處的寬度小于位于所述進氣通道的橫截面的邊緣位置處的寬度。
[0008]其中，每個所述氣體擋板的形狀包括半圓形、1/4圓形、半橢圓形、1/4橢圓形、三角形和多邊形。
[0009]其中，每個所述氣體擋板形狀為直角三角形，其中所述直角三角形的直角位于所述進氣通道的橫截面的邊緣位置處；所述直角三角形的銳角位于所述進氣通道的橫截面的中間位置處。
[0010]其中，所述至少兩個氣體擋板設置在所述進氣通道的進氣端和/或出氣端的端面上。
[0011]其中，所述進氣通道包括多個彼此獨立的子通道，每個所述子通道的進氣端與所述工藝氣源相連通，出氣端與所述反應腔室相連通，多個所述子通道的橫截面形成所述進氣通道的橫截面；每個所述子通道的橫截面為沿垂直于該子通道內(nèi)工藝氣體流向的橫截面，并且位于所述進氣通道的橫截面的中間位置處的各個所述子通道的通氣面積大于位于所述進氣通道的橫截面的邊緣位置處的各個所述子通道的通氣面積。
[0012]其中，每個所述氣體擋板所在平面與所述進氣通道的橫截面平行，并且每個所述氣體擋板的位于所述進氣通道的橫截面的中間位置處的寬度小于或等于位于所述進氣通道的橫截面的邊緣位置處的寬度。
[0013]其中，所述流量調(diào)節(jié)單元還包括控制模塊，所述控制模塊用于控制各個所述氣體擋板改變所述進氣通道的橫截面不同位置處的通氣面積。
[0014]其中，所述控制模塊包括升降驅(qū)動機構(gòu)，所述升降驅(qū)動機構(gòu)用于驅(qū)動各個所述氣體擋板上升或者下降，以實現(xiàn)控制各個所述氣體擋板改變所述進氣通道的橫截面不同位置處的通氣面積。
[0015]其中，所述升降驅(qū)動機構(gòu)的數(shù)量與所述氣體擋板的數(shù)量一一對應。
[0016]本發(fā)明還提供一種反應腔室，包括進氣裝置和托盤，所述進氣裝置用于向所述反應腔室內(nèi)輸送工藝氣體，所述托盤設置在所述反應腔室內(nèi)，用于承載被加工工件，所述進氣裝置采用本發(fā)明提供的上述進氣裝置。
[0017]本發(fā)明具有下述有益效果:
[0018]本發(fā)明提供的進氣裝置，其借助至少兩個氣體擋板分別改變沿垂直于進氣通道內(nèi)工藝氣體流向的進氣通道的橫截面中不同位置處的通氣面積，來改變從該不同位置處向反應腔室輸送工藝氣體的流量，以使反應腔室內(nèi)的工藝氣體分布均勻，這與現(xiàn)有技術中，需要調(diào)節(jié)數(shù)量多達幾十個針閥相比，可以提高調(diào)節(jié)反應腔室內(nèi)工藝氣體分布均勻的速率，從而可以減少調(diào)節(jié)時間，進而可以提高經(jīng)濟效率。
[0019]本發(fā)明提供的反應腔室，其采用本發(fā)明提供的進氣裝置，可以提高調(diào)節(jié)反應腔室內(nèi)工藝氣體分布均勻的速率，從而可以減少調(diào)節(jié)時間，進而可以提高經(jīng)濟效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為現(xiàn)有的硅外延設備的反應腔室的結(jié)構(gòu)簡圖；
[0021]圖2為圖1中反應腔室的左側(cè)壁的截面圖；
[0022]圖3為本發(fā)明第一實施例提供的進氣裝置的結(jié)構(gòu)簡圖；
[0023]圖4為圖3所示進氣裝置的側(cè)視圖；
[0024]圖5為圖3中當氣體擋板形狀為直角三角形時的另外兩種設置方式示意圖；
[0025]圖6為本發(fā)明第一實施例提供的進氣裝置的另外三種結(jié)構(gòu)簡圖；以及
[0026]圖7為本發(fā)明第二實施例提供的進氣裝置的結(jié)構(gòu)簡圖。

【具體實施方式】
[0027]為使本領域的技術人員更好地理解本發(fā)明的技術方案，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明提供的進氣裝置及反應腔室進行詳細描述。
[0028]圖3為本發(fā)明第一實施例提供的進氣裝置的結(jié)構(gòu)簡圖。圖4為圖3提供的進氣裝置的側(cè)視圖。請一并參閱圖3和圖4，本實施例提供的進氣裝置用于向反應腔室內(nèi)輸送工藝氣體，進氣裝置包括裝置本體20和流量調(diào)節(jié)單元21。其中，裝置本體20上設置有進氣通道201，進氣通道201的進氣端201a與工藝氣源相連通，進氣通道201的出氣端201b與反應腔室相連通；流量調(diào)節(jié)單元21包括至少兩個氣體擋板211，至少兩個氣體擋板211用于改變沿垂直于進氣通道201內(nèi)工藝氣體流向的進氣通道201的橫截面中不同位置處的通氣面積，在本實施例中，進氣通道201為一個橫截面為矩形的獨立通道，流量調(diào)節(jié)單元21包括四個氣體擋板211，每個氣體擋板211設置在進氣通道201的進氣端201a的端面上，且分別對應該進氣通道201橫截面的四個不同位置處，如圖3所示。而且，在本實施例中，每個氣體擋板211所在平面與進氣通道201的橫截面平行，且每個氣體擋板211的位于進氣通道201的橫截面的中間位置處的寬度Dl小于位于進氣通道201的橫截面的邊緣位置處的寬度D2，以使在工藝過程中進氣通道201的橫截面的中間位置處的流量大于邊緣位置處的流量，這使得與進氣通道201的橫截面的中間位置處相對應的反應腔室中間區(qū)域內(nèi)的工藝氣體濃度大于與邊緣位置處相對應的反應腔室邊緣區(qū)域內(nèi)的工藝氣體濃度，可以使得位于反應腔室中間區(qū)域內(nèi)的工藝氣體向其邊緣區(qū)域擴散，從而可以提高工藝氣體的利用率。
[0029]在本實施例中，如圖3所示，每個氣體擋板211的形狀為直角三角形，其中，直角三角形的直角位于進氣通道201的橫截面的邊緣位置處；以及直角三角形的銳角位于進氣通道201的橫截面的中間位置處。容易理解，圖3所示只是本實施例中當氣體擋板211形狀為直角三角形時的一種具體設置方式，在實際應用中，也可以采用其他方式設置，如圖5所示，為圖3中當氣體擋板形狀為直角三角形時的另外兩種設置方式示意圖。
[0030]在實際應用中，每個氣體擋板211的形狀包括半圓形、1/4圓形、半橢圓形、1/4橢圓形、三角形和多邊形。例如，圖6中圖a所示，氣體擋板211的形狀為1/4圓形，其中，該氣體擋板211的位于進氣通道201的橫截面的中間位置處的寬度Dl小于位于進氣通道201的橫截面的邊緣位置處的寬度D2 ;圖6中圖b所示，氣體擋板211的形狀為多邊形，其中，該氣體擋板211的位于進氣通道201的橫截面的中間位置處的寬度Dl小于位于進氣通道201的橫截面的邊緣位置處的寬度D2 ;圖6中圖c所示，氣體擋板211的形狀為1/4橢圓形，其中，該氣體擋板211的位于進氣通道201的橫截面的中間位置處的寬度Dl小于位于進氣通道201的橫截面的邊緣位置處的寬度D2。容易理解，只要滿足每個氣體擋板211的位于進氣通道201的橫截面的中間位置處的寬度Dl小于位于進氣通道201的橫截面的邊緣位置處的寬度D2的氣體擋板211均屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0031]另外，通過各個氣體擋板211改變進氣通道201的橫截面中不同位置處的通氣面積來改變從該不同位置處向反應腔室輸送工藝氣體的流量，以使反應腔室內(nèi)的工藝氣體分布均勻。在本實施例中，流量調(diào)節(jié)單元還包括控制模塊，控制模塊用于控制各個氣體擋板211改變進氣通道201的橫截面中不同位置處的通氣面積。具體地，控制模塊包括升降驅(qū)動機構(gòu)212，升降驅(qū)動機構(gòu)212用于驅(qū)動各個氣體擋板211上升或者下降，以實現(xiàn)控制各個氣體擋板211改變進氣通道201的橫截面中不同位置處的通氣面積，并且，在本實施例中，升降驅(qū)動機構(gòu)212的數(shù)量與氣體擋板211的數(shù)量--對應，每個升降驅(qū)動機構(gòu)212用于驅(qū)動與之對應的氣體擋板211上升或者下降，以實現(xiàn)控制該氣體擋板211改變進氣通道的橫截面的與之相對應位置處的通氣面積。
[0032]下面詳細描述采用本實施例提供的進氣裝置如何調(diào)節(jié)反應腔室工藝氣體分布均勻。具體地，當反應腔室內(nèi)的工藝氣體分布不均勻時，通過升降驅(qū)動機構(gòu)212分別控制與之對應的氣體擋板211沿進氣通道201的進氣端201a所在端面上升或者下降，以改變進氣通道201的橫截面中不同位置處的通氣面積來改變從該不同位置處向反應腔室輸送工藝氣體的流量，以使反應腔室內(nèi)的工藝氣體分布均勻。
[0033]容易理解，為了使在工藝過程中反應腔室中間區(qū)域內(nèi)的工藝氣體濃度大于與邊緣位置相對應的反應腔室內(nèi)邊緣區(qū)域內(nèi)的工藝氣體濃度，每個氣體擋板211的位于進氣通道201的橫截面的中間位置處的寬度Dl小于位于進氣通道201的橫截面的邊緣中間位置處的寬度D2，這與現(xiàn)有技術中為實現(xiàn)上述目的通常需要對反應腔室中間區(qū)域和邊緣區(qū)域的進氣口的多個針閥進行調(diào)節(jié)相比，可以進一步提高調(diào)節(jié)反應腔室內(nèi)工藝氣體分布均勻的速率。
[0034]需要說明的是，在本實施例中，四個氣體擋板211均設置在進氣通道201的進氣端201a的端面上，但是，本發(fā)明并不局限于此，在實際應用中，至少兩個氣體擋板211可以分別設置在進氣通道201的進氣端201a和/或出氣端201b的端面上，或者，也可以設置在進氣通道201的橫截面上，在這種情況下，在進氣通道201和氣體擋板211的連接處設置有動密封件，用于防止在氣體擋板211沿著進氣通道201的橫截面進行上升或者下降時工藝氣體泄漏。
[0035]還需要說明的是，在本實施例中，每個氣體擋板211的位于進氣通道201的橫截面的中間位置處的寬度Dl小于位于進氣通道201的橫截面的邊緣位置處的寬度D2，以使與進氣通道201橫截面的中間位置處相對應的反應腔室中間區(qū)域內(nèi)的工藝氣體濃度大于與邊緣位置處相對應的反應腔室邊緣區(qū)域內(nèi)的工藝氣體濃度，但是，本發(fā)明并不局限于此，在實際應用中，也可以根據(jù)實際情況進行具體設置，例如，當要求在工藝過程中反應腔室中間區(qū)域內(nèi)的工藝氣體濃度小于反應腔室邊緣區(qū)域內(nèi)的工藝氣體濃度時，每個氣體擋板211的位于進氣通道201的橫截面的中間位置處的寬度Dl大于位于進氣通道201的橫截面的邊緣位置處的寬度D2。
[0036]綜上所述，本實施例提供的進氣裝置，其借助至少兩個氣體擋板211改變沿垂直于進氣通道201內(nèi)工藝氣體流向的進氣通道201的橫截面中不同位置處的通氣面積，來改變從該進氣通道201的橫截面的不同位置處向反應腔室輸送工藝氣體的流量，以使反應腔室內(nèi)的工藝氣體分布均勻，這與現(xiàn)有技術中，需要調(diào)節(jié)數(shù)量多達幾十個針閥相比，可以提高調(diào)節(jié)反應腔室內(nèi)工藝氣體分布均勻的速率，從而可以減少調(diào)節(jié)時間，進而可以提高經(jīng)濟效率。
[0037]圖7為本發(fā)明第二實施例提供的進氣裝置的結(jié)構(gòu)簡圖。請參閱圖7，本實施例提供的進氣裝置與上述第一實施例提供的進氣裝置相比，同樣包括裝置本體20和流量調(diào)節(jié)單元21，由于裝置本體20和流量調(diào)節(jié)單元21的結(jié)構(gòu)和功能在上述第一實施例中已有了詳細的描述，在此不再贅述。
[0038]下面僅針對本實施例提供的進氣裝置與上述第一實施例提供的進氣裝置的不同點進行描述。具體地，進氣通道201包括多個彼此獨立的子通道202，每個子通道202的進氣端與工藝氣源相連通，出氣端與反應腔室相連通，多個子通道202的橫截面形成進氣通道201的橫截面，每個子通道202的橫截面為沿垂直于該子通道202內(nèi)工藝氣體流向的橫截面，并且，位于進氣通道201的橫截面的中間位置處的各個子通道202a的通氣面積大于位于進氣通道201的橫截面的邊緣位置處的各個子通道202b和202c的通氣面積。因此，在這種情況下，為使與進氣通道201的橫截面的中間位置處相對應的反應腔室中間區(qū)域內(nèi)的工藝氣體濃度大于與邊緣位置處相對應的反應腔室邊緣區(qū)域內(nèi)的工藝氣體濃度，可以使每個氣體擋板211的位于進氣通道201的橫截面的中間位置處的寬度小于或等于位于進氣通道201的橫截面的邊緣位置處的寬度。
[0039]容易理解，本實施例提供的進氣裝置與現(xiàn)有技術相比，可以僅在現(xiàn)有的進氣裝置上增設了進氣擋板211，從而可以降低生產(chǎn)投入成本，進而可以提高經(jīng)濟效益。
[0040]作為另一種技術方案，本發(fā)明還提供一種反應腔室，包括進氣裝置和托盤，進氣裝置用于向反應腔室內(nèi)輸送工藝氣體，托盤設置在反應腔室內(nèi)，用于承載被加工工件，其中，進氣裝置采用上述第一實施例、第二實施例提供的進氣裝置。
[0041]本實施例提供的反應腔室，其采用本上述實施例提供的進氣裝置，可以提高調(diào)節(jié)反應腔室內(nèi)工藝氣體分布均勻的速率，從而可以減少調(diào)節(jié)時間，進而可以提高經(jīng)濟效率。
[0042]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。對于本領域內(nèi)的普通技術人員而言，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。
【權利要求】
1.一種進氣裝置，用于向反應腔室內(nèi)輸送工藝氣體，所述進氣裝置包括裝置本體，所述裝置本體上設置有進氣通道，所述進氣通道的進氣端與工藝氣源相連通，所述進氣通道的出氣端與所述反應腔室相連通；其特征在于，所述進氣裝置還包括流量調(diào)節(jié)單元，其中: 所述流量調(diào)節(jié)單元包括至少兩個氣體擋板，所述至少兩個氣體擋板用于改變沿垂直于所述進氣通道內(nèi)工藝氣體流向的所述進氣通道的橫截面中不同位置處的通氣面積，來改變從該不同位置處向所述反應腔室輸送工藝氣體的流量，以使所述反應腔室內(nèi)的工藝氣體分布均勻。
2.根據(jù)權利要求1所述的進氣裝置，其特征在于，每個所述氣體擋板所在平面與所述進氣通道的橫截面平行，并且 每個所述氣體擋板的位于所述進氣通道的橫截面的中間位置處的寬度小于位于所述進氣通道的橫截面的邊緣位置處的寬度。
3.根據(jù)權利要求2所述的進氣裝置，其特征在于，每個所述氣體擋板的形狀包括半圓形、1/4圓形、半橢圓形、1/4橢圓形、三角形和多邊形。
4.根據(jù)權利要求2所述的進氣裝置，其特征在于，每個所述氣體擋板形狀為直角三角形，其中 所述直角三角形的直角位于所述進氣通道的橫截面的邊緣位置處；所述直角三角形的銳角位于所述進氣通道的橫截面的中間位置處。
5.根據(jù)權利要求1所述的進氣裝置，其特征在于，所述至少兩個氣體擋板設置在所述進氣通道的進氣端和/或出氣端的端面上。
6.根據(jù)權利要求1所述的進氣裝置，其特征在于，所述進氣通道包括多個彼此獨立的子通道，每個所述子通道的進氣端與所述工藝氣源相連通，出氣端與所述反應腔室相連通，多個所述子通道的橫截面形成所述進氣通道的橫截面；每個所述子通道的橫截面為沿垂直于該子通道內(nèi)工藝氣體流向的橫截面，并且 位于所述進氣通道的橫截面的中間位置處的各個所述子通道的通氣面積大于位于所述進氣通道的橫截面的邊緣位置處的各個所述子通道的通氣面積。
7.根據(jù)權利要求6所述的進氣裝置，其特征在于，每個所述氣體擋板所在平面與所述進氣通道的橫截面平行，并且 每個所述氣體擋板的位于所述進氣通道的橫截面的中間位置處的寬度小于或等于位于所述進氣通道的橫截面的邊緣位置處的寬度。
8.根據(jù)權利要求1所述的進氣裝置，其特征在于，所述流量調(diào)節(jié)單元還包括控制模塊，所述控制模塊用于控制各個所述氣體擋板改變所述進氣通道的橫截面不同位置處的通氣面積。
9.根據(jù)權利要求8所述的進氣裝置，其特征在于，所述控制模塊包括升降驅(qū)動機構(gòu)，所述升降驅(qū)動機構(gòu)用于驅(qū)動各個所述氣體擋板上升或者下降，以實現(xiàn)控制各個所述氣體擋板改變所述進氣通道的橫截面不同位置處的通氣面積。
10.根據(jù)權利要求9所述的進氣裝置，其特征在于，所述升降驅(qū)動機構(gòu)的數(shù)量與所述氣體擋板的數(shù)量 對應。
11.一種反應腔室，包括進氣裝置和托盤，所述進氣裝置用于向所述反應腔室內(nèi)輸送工藝氣體，所述托盤設置在所述反應腔室內(nèi)，用于承載被加工工件，其特征在于，所述進氣裝置采用權利要求1-10任意一項所述的進氣裝置。
【文檔編號】C23C16/455GK104419912SQ201310399783
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年9月5日 優(yōu)先權日:2013年9月5日
【發(fā)明者】何麗 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