CN115354303B - 反应腔装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种反应腔装置，包括腔室、衬套、吹扫通道和排气通道；所述衬套设置于所述腔室的内壁，所述衬套与所述腔室的内壁之间形成吹扫腔体；所述腔室内壁与所述衬套之间设置有引流通道，所述引流通道用于引导吹扫气体在所述吹扫腔体内流动；通过设置于所述衬套外壁上的凹槽引导吹扫气体快速且均匀地充满所述吹扫腔体内，提升吹扫气体在所述吹扫腔体内流动均匀性，将所述吹扫腔体中的反应气体和反应生成物通过所述排气通道排出设备，有利于改善反应腔装置内部的颗粒度表现，提高薄膜沉积质量。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种反应腔装置。
背景技术
原子层沉积是一种可以将物质以单原子膜形式一层一层的镀在基底表面的方法。原子层沉积与普通的化学沉积有相似之处。但在原子层沉积过程中，新一层原子膜的化学反应是直接与之前一层相关联的，这种方式使每次反应只沉积一层原子。在不同的反应气体交替通入之间，需要用吹扫气体对反应腔进行吹扫，以清除未吸附在晶圆表面的过剩反应气体和反应生成物，以保证化学反应只在晶圆表面发生。
现有技术中的原子层沉积设备为保持反应腔内的温度维持在所需的目标温度范围内，会在反应腔内或与反应腔相连通的通道内设置衬套，以防止热量散失。此时对反应腔和通道进行吹扫时，难以将反应腔内壁或通道内壁与衬套的间隙内的反应气体和反应生成物吹扫干净，造成腔内颗粒度过高，影响薄膜沉积质量。
因此，有必要开发一种新型反应腔装置，以避免现有技术中存在的上述部分问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种反应腔装置，能够降低腔内颗粒度，提高薄膜沉积质量。
为实现上述目的，本发明提供的反应腔装置，包括：腔室、衬套、吹扫通道和排气通道；所述衬套设置于所述腔室的内壁，所述衬套与所述腔室的内壁之间形成吹扫腔体；所述腔室内壁与所述衬套之间设置有引流通道，所述引流通道用于引导吹扫气体在所述吹扫腔体内流动；所述吹扫通道、所述排气通道和所述吹扫腔体相互连通，使吹扫气体经所述吹扫通道输入所述吹扫腔体进行吹扫，并从所述排气通道排出。
本发明提供的反应腔装置的有益效果在于：所述吹扫通道向所述衬套与所述腔室内壁之间形成吹扫腔体输送吹扫气体，并通过设置于所述腔室内壁与所述衬套之间的所述引流通道引导吹扫气体快速且均匀地充满所述吹扫腔体内，提升吹扫气体在所述吹扫腔体内流动均匀性，将所述吹扫腔体中的反应气体和反应生成物通过所述排气通道排出设备，有利于改善反应腔装置内部的颗粒度表现，提高薄膜沉积质量。
可选的，所述衬套的外壁上设置有凹槽，所述凹槽与所述腔室内壁之间形成所述引流通道，引导吹扫气体沿所述凹槽的延伸方向流动。
可选的，所述腔室内壁上设置有凹槽，所述凹槽与所述衬套之间形成所述引流通道，引导吹扫气体沿所述凹槽的延伸方向流动。
可选的，所述吹扫腔体包括第一吹扫腔体，所述腔室包括传片腔室，所述衬套设置于所述传片腔室内，所述衬套的侧壁与所述传片腔室的内壁之间形成所述第一吹扫腔体。其有益效果在于：有利于将所述衬套与所述传片腔室之间第一吹扫腔体内的反应气体和反应生成物排出，改善所述传片腔室内的颗粒度表现，提高薄膜沉积质量。
可选的，所述凹槽的延伸方向垂直于所述衬套的轴线方向。其有益效果在于：便于吹扫气体在所述衬套同一轴向位置处的外壁上流动，提高所述衬套多个方向上位置的吹扫效果的均匀性。
可选的，所述凹槽围绕所述衬套的侧壁。其有益效果在于：有利于吹扫气体环绕所述衬套流动，提高所述衬套四周的各个位置吹扫效果的均匀性。
可选的，所述凹槽内设置有吹扫孔。其有益效果在于：使吹扫气体沿所述衬套外壁流动后，进入所述衬套内部，实现对所述衬套的内部进行吹扫。
可选的，若干所述吹扫孔沿所述凹槽的延伸方向等间距排列。其有益效果在于：使气流均匀流入所述衬套的内部，提高所述衬套内部的吹扫均匀性。
可选的，所述吹扫腔体包括第二吹扫腔体，所述腔室包括沉积腔室，所述衬套设置于所述沉积腔室内，所述衬套与所述沉积腔室的内壁之间形成所述第二吹扫腔体。其有益效果在于：有利于将所述衬套与所述沉积腔室之间第二吹扫腔体内的反应气体和反应生成物排出，改善所述沉积腔室内的颗粒度表现，提高薄膜沉积质量。
可选的，所述第二吹扫腔体包括底部吹扫腔体和侧面吹扫腔体，所述衬套包括底壁和设置于所述底壁的环形侧壁，所述底壁和所述环形侧壁分别与所述沉积腔室内壁形成的所述底部吹扫腔体和所述侧面吹扫腔体。
可选的，所述凹槽设置于所述底壁上。其有益效果在于：有利于提高所述底部吹扫腔体内的吹扫均匀性。
可选的，所述凹槽自所述底壁延伸至所述环形侧壁上。其有益效果在于：有利于提高所述底部吹扫腔体和所述侧面吹扫腔体两者的吹扫均匀性。
可选的，所述凹槽在所述底壁上呈环形、矩形或三角形。有利于提高所述底部吹扫腔体内各个位置处的吹扫均匀性。
可选的，所述吹扫通道包括用于输出吹扫气体的出气口，所述吹扫孔位于远离所述出气口一侧上。其有益效果在于：实现吹扫气体绕所述衬套外壁流动一周后再进入所述衬套内部，有利于避免气体直接进入所述衬套内部，影响所述间隙的各个位置吹扫效果的均匀性，增强所述间隙的吹扫效果。
可选的，所述吹扫通道包括用于输出吹扫气体的出气口，所述出气口设置于所述腔室的内壁且与所述引流通道相对。其有益效果在于：有利于吹扫气体沿所述凹槽流动，提升吹扫气体在所述间隙内吹扫的均匀性。
可选的，所述出气口的形状为环形。其有益效果在于：有利于增大出气口的面积，提高单位时间内的吹扫气体的输送量，同时，环形出气口有利于提升所述衬套覆盖的区域上吹扫气体输送的均匀性。
可选的，所述反应腔装置还包括分气板，所述分气板设置于所述出气口，所述分气板上设置有沿圆周方向排列的分气孔。其有益效果在于：有利于增加吹扫气体的输送静压，稳定气流提升所述出气口圆周方向吹扫的均匀性。
可选的，所述吹扫通道还包括进气口，所述进气口连通外部气源，相邻所述分气孔的间距在靠近所述进气口位置处大于在远离所述进气口位置处。其有益效果在于：靠近所述进气口位置的吹扫气体流速较大，远离所述进气口位置的吹扫气体流速较小；当靠近所述进气口位置的分气孔之间间距较大时，吹扫气体流出的阻力较大，当远离所述进气口位置的分气孔之间间距较小时，吹扫气体流出的阻力较小，最终提升所述出气口各个位置处的吹扫气体流量的均匀性。
可选的，所述衬套与所述腔室的内壁之间点接触。其有益效果在于：点接触有利于增大所述衬套与所述腔体的内壁之间的间隙，提升所述衬套的保温效果，同时提升吹扫气体在所述间隙内的流动性，增强吹扫效果。
附图说明
图1为本发明实施例中反应腔装置的结构示意图；
图2为图1所示的沉积腔室位置处的剖面结构示意图；
图3为本发明第一种实施例中衬套的结构示意图；
图4为本发明第二种实施例中衬套的结构示意图；
图5为本发明第三种实施例中衬套的结构示意图；
图6为图1所示的传片腔室位置处的剖面结构示意图；
图7为图2所示的出气口位置处的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
为解决现有技术存在的问题，本发明实施例提供了一种反应腔装置。
本发明一些实施例中，所述腔室内壁与所述衬套之间设置有引流通道，所述引流通道用于引导吹扫气体在所述吹扫腔体内流动。
本发明一些实施例中，所述衬套的外壁上设置有凹槽，所述凹槽与所述腔室内壁之间形成所述引流通道，引导吹扫气体沿所述凹槽的延伸方向流动。
本发明另一些实施例中，所述腔室内壁上设置有凹槽，所述凹槽与所述衬套之间形成所述引流通道，引导吹扫气体沿所述凹槽的延伸方向流动。
图1为本发明实施例中反应腔装置的结构示意图。
图2为图1所示的反应腔装置的剖面结构示意图。
图3为本发明第一种实施例中衬套的结构示意图。
本发明一些实施例中，参照图1，图1所示的反应腔装置包括腔室和排气通道8，所述腔室包括沉积腔室1、传片腔室2、抽气腔室3，所述沉积腔室1、所述传片腔室2和所述抽气腔室3之间相互连通；所述排气通道8通过排气孔81与所述沉积腔室1相互连通。
在本发明一些具体实施例中，参照图2和图3，所述反应腔装置包括沉积腔室1、衬套4、吹扫通道5和排气通道8，所述衬套4设置于所述沉积腔室1内，所述衬套4与所述沉积腔室1的内壁之间形成所述第二吹扫腔体；所述衬套4的外壁上设置有凹槽41，所述凹槽41与所述沉积腔室1内壁之间形成用于引导气体流动的所述引流通道，引导吹扫气体沿所述凹槽41的延伸方向流动；所述吹扫通道5设置于所述沉积腔室1的底部并连通所述第二吹扫腔体，使吹扫气体从所述吹扫通道5进入所述第二吹扫腔体后流入所述沉积腔室1，并最终通过所述排气孔81排入所述排气通道8内。
本发明一些具体实施例中，参照图2和图3，所述衬套4设置于所述沉积腔室1内，所述衬套4包括底壁62和环形侧壁63，所述底壁62和与所述沉积腔室1的底面形成底部吹扫腔体，所述环形侧壁63和所述沉积腔室1的侧面形成侧面吹扫腔体，所述侧面吹扫腔体与所述底部吹扫腔体之间相互连通，所述吹扫通道5设置于所述沉积腔室1的底部，使吹扫气体从所述吹扫通道5流入，依次流经所述底部吹扫腔体和所述侧面吹扫腔体，在所述凹槽41的引导下，吹扫气体更快速均匀地完成对所述侧面吹扫腔体和所述底部吹扫腔体的吹扫，后流入所述沉积腔室1，并最终通过所述排气孔81排入所述排气通道8内。
本发明一些实施例中，参照图2，所述吹扫通道5包括出气口51，所述出气口51用于供吹扫气体进入所述衬套4和所述沉积腔室1的内壁之间形成的所述第二吹扫腔体，所述出气口51位于所述沉积腔室1的底面上。
本发明一些实施例中，参照图3，所述凹槽41设置于所述衬套4的所述底壁62上，在所述凹槽41的引导下吹扫气体更快速均匀地完成对所述底部吹扫腔体的吹扫。
本发明一些具体实施例中，参照图3，所述凹槽41自所述底壁62延伸至所述环形侧壁63上，在所述凹槽41的引导下使吹扫气体充满所述底部吹扫腔体后更快速地流入所述侧面吹扫腔体，提升所述底部吹扫腔体与所述侧面吹扫腔体的吹扫均匀性。
图4为本发明第二种实施例中衬套的结构示意图。
本发明一些具体实施例中，参照图4，所述凹槽41的形状为矩形。
本发明另一些具体实施例中，所述凹槽41形成三角形、环形，本发明不限于此。
图5为本发明第三种实施例中衬套的结构示意图；
图6为图1所示的传片腔室位置处的剖面结构示意图。
本发明一些实施例中，参照图1、图5和图6，所述衬套4设置于所述传片腔室2(图中未示出)1内，所述衬套4与所述传片腔室2的内壁之间形成所述第一吹扫腔体；所述衬套4的外壁上设置有凹槽41，所述凹槽41与所述传片腔室2的内壁之间形成用于引导气体流动的引流通道，引导吹扫气体沿所述凹槽41的延伸方向流动；所述吹扫通道5设置于所述传片腔室2的底部并连通所述第一吹扫腔体，使吹扫气体从所述吹扫通道5进入所述第一吹扫腔体后沿图示A方向的反方向流入所述沉积腔室1，并最终通过所述排气孔81排入所述排气通道8内。
本发明一些实施例中，参照图5和图6，所述凹槽41的延伸方向，即图示B方向，垂直于所述传片腔室2的延伸方向，即图示A方向。
本发明一些具体实施例中，所述衬套4的截面形状为矩形，具有四个外轮廓面，所述凹槽41设置于所述四个外轮廓面中的一个上。
本发明一些具体实施例中，所述凹槽41设置于所述四个外轮廓面中的一个，并延伸至相邻的两个外轮廓面上。
本发明一些具体实施例中，参照图5，所述凹槽41围绕所述衬套4的外壁，即所述凹槽41在所述衬套4的外壁上延伸并环绕所述衬套4的外壁一周。
本发明一些实施例中，所述衬套4与所述沉积腔室1、所述传片腔室2和所述抽气腔室3的内壁之间点接触，增大了所述第一吹扫腔体和所述第二吹扫腔体的空间大小，在提升所述衬套4的保温效果的同时，有利于提升吹扫气体在所述间隙内的流动性，增强吹扫效果。
本发明一些具体实施例中，所述点接触可以为通过机械加工工艺在所述衬套4表面形成自中心向外侧的凸起，所述凸起沿所述衬套4的外壁等间隔分布，所述凸起分别抵接于所述沉积腔室1、所述传片腔室2和所述抽气腔室3的内壁。
本发明另一些具体实施例中，所述点接触连接可以通过连接件实现，所述连接件通过螺纹连接等可拆卸连接方式，或焊接、铆钉连接等不可拆卸连接方式设置于所述衬套4的外轮廓面，并分别与所述沉积腔室1、所述传片腔室2和所述抽气腔室3的内壁连接在一起。
本发明一些实施例中，参照图5和图6，所述凹槽41上设置有吹扫孔72，吹扫气体由所述吹扫通道5进入所述传片腔室2的内壁与所述衬套4之间形成的所述第一吹扫腔体进行吹扫后，部分吹扫气体从所述吹扫孔72流入所述衬套4的内侧，对所述衬套4内侧的反应气体与反应生成物进行吹扫并排出设备，有利于改善反应腔装置内部的颗粒度表现，提高薄膜沉积质量。
本发明一些具体实施例中，所述吹扫孔72为条形孔，所述条形孔设置于所述凹槽41的底面。
本发明一些具体实施例中，参照图5，所述吹扫孔72为小孔径的圆形孔，若干所述吹扫孔72设置于所述凹槽41的底面上。
本发明另一些具体实施例中，所述吹扫孔72同时设置于所述凹槽41的底面和侧面。
本发明一些实施例中，参照图5，若干所述吹扫孔72沿所述凹槽41的延伸方向等间距排列，即相邻的所述吹扫孔72的中心距相等，使吹扫气体在所述凹槽41的延伸方向上各个位置处的进入所述衬套4的气流量大致相等，进而吹扫气体能够均匀流入所述衬套4的内部，提高所述衬套4内部的吹扫均匀性。
本发明一些实施例中，参照图6，所述衬套4设置于所述传片腔室2内，所述吹扫通道5设置于所述传片腔室2的底部，此时，所述出气口51与所述凹槽41的位置相对应，使得吹扫气体经所述吹扫通道5直接进入所述凹槽41所在区域，在所述凹槽41的引导下对所述第一吹扫腔体进行均匀地吹扫。
本发明一些实施例中，参照图5和图6，所述衬套4设置于所述传片腔室2内，所述吹扫通道5的所述出气口51设置于所述传片腔室2的底部，此时，所述吹扫孔72设置于所述凹槽41的远离所述出气口51的一侧，即所述吹扫孔72设置于靠近所述传片腔室2顶部一侧的凹槽内；由于颗粒受重力作用会在衬套41内底部位置积累，在这些实施例中，吹扫气体从所述衬套41顶部流入所述衬套41内，能够直接将底部积累的颗粒吹扫出所述衬套41内部；避免吹扫气体从所述衬套41底部流入，将所述衬套41底部积累的颗粒重新扬起，影响吹扫效果。
具体的，参照图5和图6，所述衬套4的截面形状为矩形，具有四个外轮廓面，所述凹槽41围绕所述衬套4的外壁，即所述凹槽41在所述衬套4的四个外轮廓面上延伸并环绕所述衬套4的外壁一周，当所述吹扫通道5的所述出气口51与所述四个外轮廓面中的第一外轮廓面相对设置时，所述吹扫孔72设置于第二外轮廓面上的所述凹槽41内，所述第一外轮廓面与所述第二外轮廓面的朝向相反；使吹扫气体先进入所述第一轮廓面与所述传片腔室2内壁之间的区域，进行吹扫；然后，部分吹扫气体经所述凹槽41引导后，流经与所述第一轮廓面相邻的另外两个轮廓面与所述传片腔室2的内壁之间的区域进行吹扫；之后，部分吹扫气体经所述凹槽41引导后，流经所述第二轮廓面82与所述传片腔室2的内壁之间的区域进行吹扫；最后，部分吹扫气体穿过所述吹扫孔72进入所述衬套4内部进行吹扫，实现吹扫气体绕所述衬套4外壁流动一周后再进入所述衬套4内部，有利于避免气体直接进入所述衬套4内部，影响所述第一吹扫腔体内吹扫效果的均匀性。
本发明一些具体实施例中，所述凹槽41在所述沉积腔室1、所述传片腔室2和所述抽气腔室3的内壁上的投影覆盖所述吹扫通道5的所述出气口51。
图7为图2所示的出气口的结构示意图。
本发明一些具体实施例中，参照图7，所述出气口51的形状为环形，有利于增大吹扫气体的输入面积。
本发明另一些具体实施例中，所述出气口51形状可以为空心的多边形，例如，中空三角形或中空矩形，但本发明不限于此。
本发明一些实施例中，参照图7，所述反应腔装置(图中未标示)还包括分气板52，所述分气板52的形状为环形，所述分气板52上设置有以所述出气口51的中心为圆心，沿圆周方向排列的分气孔53，所述分气板52密封安装于所述出气口51位置处，使吹扫气体不从所述出气口51流出，而经所述分气孔53流入所述衬套4与所述沉积腔室1的内壁之间形成的第二吹扫腔体内。
本发明一些实施例中，参照图7，所述吹扫通道5还包括进气口54，所述进气口54连通外部气源，相邻所述分气孔53的间距在靠近所述进气口54位置处大于在远离所述进气口54位置处，靠近所述进气口54位置的吹扫气体流速较大，远离所述进气口54位置的吹扫气体流速较小；当靠近所述进气口54位置的分气孔53之间间距较大时，吹扫气体流出的阻力较大，当远离所述进气口54位置的分气孔53之间间距较小时，吹扫气体流出的阻力较小，最终提升各个分气孔53之间的吹扫气体流量的均匀性；具体的，所述相邻所述分气孔53的间距为以所述出气口51的中心为圆心，在圆周方向上的间距。
虽然在上文中详细说明了本发明的实施方式，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，能够对这些实施方式进行各种修改和变化。但是，应理解，这种修改和变化都属于权利要求书中所述的本发明的范围和精神之内。而且，在此说明的本发明可有其它的实施方式，并且可通过多种方式实施或实现。
Claims (15)
1.一种反应腔装置，其特征在于，包括：
腔室、衬套、吹扫通道和排气通道；所述衬套设置于所述腔室的内壁，所述衬套与所述腔室的内壁之间形成吹扫腔体；
所述腔室内壁与所述衬套之间设置有引流通道，所述引流通道用于引导吹扫气体在所述吹扫腔体内流动；
所述吹扫通道、所述排气通道和所述吹扫腔体相互连通，使吹扫气体经所述吹扫通道输入所述吹扫腔体进行吹扫，并从所述排气通道排出；
所述衬套的外壁上设置有凹槽，所述凹槽与所述腔室内壁之间形成所述引流通道，引导吹扫气体沿所述凹槽的延伸方向流动；
所述吹扫腔体包括第一吹扫腔体，所述腔室包括传片腔室，所述衬套设置于所述传片腔室内，所述衬套的侧壁与所述传片腔室的内壁之间形成所述第一吹扫腔体；
所述凹槽的延伸方向垂直于所述衬套的轴线方向；
所述凹槽内设置有吹扫孔。
2.根据权利要求1所述的反应腔装置，其特征在于，所述腔室内壁上设置有凹槽，所述凹槽与所述衬套之间形成所述引流通道，引导吹扫气体沿所述凹槽的延伸方向流动。
3.根据权利要求2所述的反应腔装置，其特征在于，所述凹槽围绕所述衬套的侧壁。
4.根据权利要求1所述的反应腔装置，其特征在于，若干所述吹扫孔沿所述凹槽的延伸方向等间距排列。
5.根据权利要求1所述的反应腔装置，其特征在于，所述吹扫通道包括用于输出吹扫气体的出气口，所述吹扫孔位于远离所述出气口一侧上。
6.根据权利要求1所述的反应腔装置，其特征在于，所述吹扫腔体包括第二吹扫腔体，所述腔室包括沉积腔室，所述衬套设置于所述沉积腔室内，所述衬套与所述沉积腔室的内壁之间形成所述第二吹扫腔体。
7.根据权利要求6所述的反应腔装置，其特征在于，所述第二吹扫腔体包括底部吹扫腔体和侧面吹扫腔体，所述衬套包括底壁和设置于所述底壁的环形侧壁，所述底壁和所述环形侧壁分别与所述沉积腔室内壁形成的所述底部吹扫腔体和所述侧面吹扫腔体。
8.根据权利要求7所述的反应腔装置，其特征在于，所述凹槽设置于所述底壁上。
9.根据权利要求8所述的反应腔装置，其特征在于，所述凹槽自所述底壁延伸至所述环形侧壁上。
10.根据权利要求7所述的反应腔装置，其特征在于，所述凹槽在所述底壁上呈环形、矩形或三角形中的任意一种。
11.根据权利要求1所述的反应腔装置，其特征在于，所述吹扫通道包括用于输出吹扫气体的出气口，所述出气口设置于所述腔室的内壁且与所述引流通道相对。
12.根据权利要求11所述的反应腔装置，其特征在于，所述出气口的形状为环形。
13.根据权利要求12所述的反应腔装置，其特征在于，还包括分气板，所述分气板设置于所述出气口，所述分气板上设置有沿圆周方向排列的分气孔，使吹扫气体从所述分气孔进入所述吹扫腔体。
14.根据权利要求13所述的反应腔装置，其特征在于，所述吹扫通道还包括进气口，所述进气口连通外部气源，相邻所述分气孔的间距在靠近所述进气口位置处大于在远离所述进气口位置处。
15.根据权利要求1所述的反应腔装置，其特征在于，所述衬套与所述腔室的内壁之间点接触。
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