TW202328491A - 半導體製程腔室的冷卻裝置及半導體製程腔室 - Google Patents

Abstract

半導體製程腔室的冷卻裝置及半導體製程腔室，冷卻裝置設置在半導體製程腔室的腔體頂壁上，用於對腔體頂壁進行冷卻，冷卻裝置包括固定板、多個冷卻管路和阻隔組件。固定板相對設置於腔體頂壁上方且固定板、腔體頂壁和腔體的側壁合圍形成容納空間；阻隔元件設置在固定板與腔體頂壁之間且將容納空間分隔為中間冷卻空間和分別位於其兩側的兩個邊緣冷卻空間；多個冷卻管路間隔排布於每個邊緣冷卻空間內的不同位置處；固定板上開設有多個通孔，多個冷卻管路的進風口與多個通孔一一對應連接；冷卻管路的出風口用於向邊緣冷卻空間內吹送冷卻氣體。

Description

半導體製程腔室的冷卻裝置及半導體製程腔室

本發明涉及半導體設備技術領域，具體地，涉及一種製程腔室的冷卻裝置及製程腔室。

在化學氣相沉積（Chemical Vapor Deposition，簡稱CVD）製程中，製程腔室內的溫度可達1100℃左右，因此，製程腔室需要採用石英材質來為製程提供所需的溫度環境，且在透明的石英的外表面鍍金，以借助鍍金層將熱源反射至製程腔室內，增加熱源反射率，保證製程腔室內的溫度能夠維持在製程所需的溫度範圍，而製程腔室外的機架、傳輸結構等金屬固定結構很難承受這麼高的溫度，因此，需要對製程腔室的外部進行冷卻。

如圖8所示，現有的一種對製程腔室的外部進行冷卻的方式，是在製程腔室的頂部設置冷卻裝置6，冷卻裝置6從製程腔室頂部相對的兩側向中間輸送冷風，並且，製程腔室的頂部還會設置有圍堰7，冷風會從圍堰7的邊緣沿圍堰7的弧線向圍堰7的弧頂流動（如圖8中箭頭所示），對製程腔室的頂部外緣進行冷卻。但是，這樣會使得冷風由兩側向中間相對流動，且由於流動的距離較長，區域較大，當冷風流動到製程腔室的中間時，冷風的溫度已經升高，且風速已經降低，導致冷風對製程腔室中間的冷卻效果減弱，造成製程腔室的外部冷卻不均勻，並且，由於圍堰7的邊緣具有拐角，冷風在該拐角區域（如圖8中區域P所示）風速較低不易流動，導致冷風對該拐角區域的冷卻效果較差，並且，由於冷風在圍堰7的弧頂區域（如圖8中區域Q所示）的風速較低，且冷風受到弧形圍堰7阻擋，冷風到達弧頂區域時的風向會改變，導致冷風可能無法到達圍堰7的弧頂區域，造成圍堰7的拐角區域及弧頂區域形成“死區”，冷卻效果較差。在實際應用中，由於製程腔室的外部冷卻不均勻，會造成製程腔室的鍍金層產生裂紋甚至脫落，並且，由於圍堰7的拐角區域及弧頂區域的冷卻效果較差，圍堰7的拐角區域及弧頂區域的鍍金層會較易脫落，且由於製程腔室中間的冷卻效果較差，製程腔室中間的鍍金層會最先脫落，影響製程腔室的熱源反射效果和使用壽命。

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一，提出了一種半導體製程腔室的冷卻裝置及半導體製程腔室，其能夠提高半導體製程腔室的冷卻效果，從而減小半導體製程腔室熱源反射受到的影響，提高半導體製程腔室的使用壽命。

為實現本發明的目的而提供一種半導體製程腔室的冷卻裝置，設置在該半導體製程腔室的腔體頂壁上，用於對該腔體頂壁進行冷卻，該冷卻裝置包括固定板、多個冷卻管路和阻隔組件，其中：該固定板相對設置於該腔體頂壁上方，且該固定板、該腔體頂壁和該腔體的側壁合圍形成容納空間；該阻隔元件設置在該固定板與該腔體頂壁之間，且將該容納空間分隔為中間冷卻空間和分別位於其兩側的兩個邊緣冷卻空間；多個該冷卻管路間隔排布於每個該邊緣冷卻空間內的不同位置處；該固定板上開設有多個通孔，多個該冷卻管路的進風口與多個該通孔一一對應連接；該冷卻管路的出風口用於向該邊緣冷卻空間內吹送冷卻氣體。

可選的，每個該冷卻管路均包括沿平行於自該腔體頂壁的中心向邊緣延伸的方向設置的主管道，該主管道的管壁開設有該出風口。

可選的，該出風口為條形，且該出風口在其長度方向上的兩端分別延伸至靠近該主管道的兩端的位置處。

可選的，每個該冷卻管路均還包括進氣管道，該進氣管道的一端用作該冷卻管路的進風口，該進氣管道的另一端與該主管道的一端連接，該主管道的另一端為封堵端；該進氣管道與該主管道的連接處設置有折彎管段。

可選的，每個該冷卻管路的通道中均設置有多個相互隔離的出風通道，多個該出風通道的一端均延伸至該冷卻管路的該進風口，且與對應的該通孔連通，多個該出風通道的另一端均延伸至該冷卻管路的該出風口。

可選的，每個該邊緣冷卻空間內的多個該冷卻管路包括一個第一冷卻管路和多個第二冷卻管路，其中：

該第一冷卻管路排布於該邊緣冷卻空間內的中間位置，該第一冷卻管路的出風口的出氣方向與該腔體頂壁垂直設置；

多個該第二冷卻管路對稱排布於該第一冷卻管路的兩側，該第二冷卻管路的出風口的出氣方向與該腔體頂壁具有夾角，且該第二冷卻管路的出風口的出氣方向朝遠離該第一冷卻管路的方向傾斜設置。

可選的，該第二冷卻管路的出風口的出氣方向與該圓周的切線平行。

可選的，該第二冷卻管路的出風口所在平面與該腔體頂壁的夾角為50°-70°。

可選的，多個該通孔上一一對應設置有進氣法蘭，該進氣法蘭用於與該冷卻氣體的氣源連通，每個該進氣法蘭的上游均設置有流量調節裝置，用於對應調節通入每個該冷卻管路的該冷卻氣體的流量。

本發明還提供一種半導體製程腔室，包括腔體和本發明提供的該冷卻裝置，其中，該腔體具有腔體頂壁和四個側壁，其中兩個相對設置的該側壁的一部分自該腔體頂壁的頂面凸出。

本發明具有以下有益效果：

本發明提供的半導體製程腔室的冷卻裝置，通過在固定板與腔體頂壁之間設置阻隔元件，將固定板、腔體頂壁和腔體的側壁合圍形成的容納空間分隔為中間冷卻空間和位於其兩側的邊緣冷卻空間，並在該邊緣冷卻空間內的不同位置處間隔排布多個冷卻管路，可以借助多個冷卻管路向邊緣冷卻空間內吹送冷卻氣體，即在邊緣冷卻空間內的不同位置處同時吹氣，這與現有技術中冷卻氣體由腔體頂壁相對的兩側向中間相對流動的方式相比，可以使冷卻氣體能夠到達邊緣冷卻空間的各處，同時縮短氣體流動距離，避免因距離過長而導致氣體溫度上升，流速下降，從而可以避免邊緣冷卻空間存在冷卻氣體無法到達的區域，使得冷卻氣體在邊緣冷卻空間各處的溫度和流速均相近，繼而能夠提高冷卻氣體冷卻腔體頂壁不同位置的均勻性，提高對半導體製程腔室的冷卻效果，降低腔體外表面鍍金層產生裂紋甚至脫落的概率，進而減小半導體製程腔室熱源反射受到的影響，提高半導體製程腔室的使用壽命。

本發明提供的半導體製程腔室，通過將本發明提供的半導體製程腔室的冷卻裝置設置在腔體頂壁上，可以借助本發明提供的半導體製程腔室的冷卻裝置對腔體頂壁進行冷卻，從而能夠提高半導體製程腔室的冷卻效果，進而減小半導體製程腔室熱源反射受到的影響，提高半導體製程腔室的使用壽命。

以下揭露提供用於實施本揭露之不同構件之許多不同實施例或實例。下文描述組件及配置之特定實例以簡化本揭露。當然，此等僅為實例且非意欲限制。舉例而言，在以下描述中之一第一構件形成於一第二構件上方或上可包含其中該第一構件及該第二構件經形成為直接接觸之實施例，且亦可包含其中額外構件可形成在該第一構件與該第二構件之間，使得該第一構件及該第二構件可不直接接觸之實施例。另外，本揭露可在各個實例中重複參考數字及/或字母。此重複出於簡化及清楚之目的且本身不指示所論述之各個實施例及/或組態之間的關係。

此外，為便於描述，諸如「下面」、「下方」、「下」、「上方」、「上」及類似者之空間相對術語可在本文中用於描述一個元件或構件與另一(些)元件或構件之關係，如圖中圖解說明。空間相對術語意欲涵蓋除在圖中描繪之定向以外之使用或操作中之裝置之不同定向。設備可以其他方式定向(旋轉90度或按其他定向)且因此可同樣解釋本文中使用之空間相對描述詞。

儘管陳述本揭露之寬泛範疇之數值範圍及參數係近似值，然儘可能精確地報告特定實例中陳述之數值。然而，任何數值固有地含有必然由於見於各自測試量測中之標準偏差所致之某些誤差。再者，如本文中使用，術語「大約」通常意謂在一給定值或範圍之10%、5%、1%或0.5%內。替代地，術語「大約」意謂在由此項技術之一般技術者考量時處於平均值之一可接受標準誤差內。除在操作/工作實例中以外，或除非以其他方式明確指定，否則諸如針對本文中揭露之材料之數量、時間之持續時間、溫度、操作條件、數量之比率及其類似者之全部數值範圍、數量、值及百分比應被理解為在全部例項中由術語「大約」修飾。相應地，除非相反地指示，否則本揭露及隨附發明申請專利範圍中陳述之數值參數係可根據需要變化之近似值。至少，應至少鑑於所報告有效數位之數目且藉由應用普通捨入技術解釋各數值參數。範圍可在本文中表達為從一個端點至另一端點或在兩個端點之間。本文中揭露之全部範圍包含端點，除非另有指定。

如圖1-圖3所示，本發明實施例提供一種半導體製程腔室的冷卻裝置，設置在半導體製程腔室的腔體1的腔體頂壁11上，用於對腔體頂壁11進行冷卻，冷卻裝置包括固定板2、多個冷卻管路3和阻隔組件4，其中：固定板2相對設置於腔體頂壁11上方，可選的，該固定板2與腔體1固定連接，固定板2、腔體頂壁11和腔體1的側壁12合圍形成用於安裝冷卻管路3的容納空間。阻隔元件4設置在固定板2與腔體頂壁11之間，且將上述容納空間分隔為中間冷卻空間11a和分別位於其兩側的兩個邊緣冷卻空間11b，即，腔體頂壁11的中間冷卻區域對應上述中間冷卻空間11a，腔體頂壁的位於該中間冷卻區域兩側的邊緣冷卻區域對應上述邊緣冷卻空間11b。具體地，以腔體1為六面體為例，其具有腔體頂壁11、腔體底壁和四個側壁12，如圖2所示，其中兩個相對設置的側壁12的一部分相對於腔體頂壁11的頂面凸出，形成凸出部分121，該凸出部分121可以與固定板2、腔體頂壁合圍形成上述容納空間。容易理解，兩個邊緣冷卻空間11b分別與兩個凸出部分121相鄰。另外，邊緣冷卻空間11b對應另外兩個相對的側壁的兩側（即，圖3中邊緣冷卻空間11b的上側和下側）是敞開的。

多個冷卻管路3間隔排布於每個邊緣冷卻空間11b內的不同位置處。可選的，冷卻管路3的一端與固定板2連接。固定板2上開設有多個通孔21，多個冷卻管路3的進風口與多個通孔21一一對應連接；冷卻管路3的出風口用於向邊緣冷卻空間11b內吹送冷卻氣體。

本發明實施例提供的半導體製程腔室的冷卻裝置，通過在固定板2與腔體頂壁11之間設置阻隔元件4，將固定板2、腔體頂壁11和腔體1的側壁12合圍形成的容納空間分隔為中間冷卻空間11a和分別位於其兩側的兩個邊緣冷卻空間11b，並在該邊緣冷卻空間內的不同位置處間隔排布多個冷卻管路3，可以借助多個冷卻管路3向邊緣冷卻空間11b內吹送冷卻氣體，即在邊緣冷卻空間11b內的不同位置處同時吹氣，這與現有技術中冷卻氣體由腔體頂壁相對的兩側向中間相對流動的方式相比，可以使冷卻氣體能夠到達邊緣冷卻空間11b的各處，同時縮短氣體流動距離，避免因距離過長而導致氣體溫度上升，流速下降，從而可以避免邊緣冷卻空間11b存在冷卻氣體無法到達的區域，使得冷卻氣體在邊緣冷卻空間11b各處的溫度和流速均相近，繼而能夠提高冷卻氣體冷卻腔體頂壁11不同位置的均勻性，提高對半導體製程腔室的冷卻效果，降低腔體外表面鍍金層產生裂紋甚至脫落的概率，進而減小半導體製程腔室熱源反射受到的影響，提高半導體製程腔室的使用壽命。

具體來說，將固定板2與半導體製程腔室的腔體1連接，並使固定板2與腔體頂壁11相對設置，固定板2、腔體頂壁11和腔體1的側壁12合圍形成用於安裝冷卻管路3的容納空間，冷卻管路3能夠安裝於上述容納空間內，從而實現冷卻裝置與半導體製程腔室的安裝。借助阻隔元件4將上述容納空間分隔為中間冷卻空間11a和分別位於其兩側的兩個邊緣冷卻空間11b，其中，通過將多個冷卻管路3間隔排布於每個邊緣冷卻空間11b內的不同位置處，可以借助多個冷卻管路3向邊緣冷卻空間11b內的不同位置處同時吹送冷卻氣體，從而可以使冷卻氣體能夠到達邊緣冷卻空間11b的各處，同時縮短氣體流動距離，避免因距離過長而導致氣體溫度上升，流速下降，從而可以避免邊緣冷卻空間11b存在冷卻氣體無法到達的區域，使得冷卻氣體在邊緣冷卻空間11b各處的溫度和流速均相近，繼而能夠提高冷卻氣體冷卻腔體頂壁11不同位置的均勻性。

另外，在實際應用中，由於中間冷卻空間11a中設置有用於加熱腔體1的線圈，並且中間冷卻空間11a對應的腔體1的內部區域為製程區域，所以中間冷卻空間11a相對於兩個邊緣冷卻空間11b的溫度高，因此，中間冷卻空間11a中可以設置有水冷裝置，以對，腔體頂壁11對應中間冷卻空間11a的中間冷卻區域進行冷卻。

在一些可選的實施例中，每個冷卻管路3均包括沿平行於自腔體頂壁11的中心向邊緣延伸的方向設置的主管道33，主管道33的管壁開設有上述出風口，用於向邊緣冷卻空間11b吹掃冷卻氣體。可選的，上述出風口朝向腔體頂壁11，且與該腔體頂壁11之間具有間距，以在保證冷卻氣體的正常吹出的同時，提高對腔體頂壁11的冷卻效率。多個冷卻管路3中的主管道33例如呈發散狀排布。可選的，冷卻管路3的一端與固定板2連接。

通過在固定板2上開設多個通孔21，並使多個冷卻管路3的進風口與多個通孔21一一對應連接，多個通孔21用於與氣源連接，氣源提供的冷卻氣體可以通過多個通孔21一一對應地流入多個冷卻管路3，也就是說，冷卻氣體可以依次通過多個通孔21和與多個通孔21一一對應連接的多個冷卻管路3的進風口進入多個冷卻管路3，通過使冷卻管路3設置有沿平行於自腔體頂壁11的中心向邊緣延伸的方向設置的主管道33，並在主管道33的管壁開設出風口，可以使進入冷卻管路3的冷卻氣體能夠在主管道33內擴散，並使擴散後的冷卻氣體能夠通過在主管道33的管壁上開設的出風口吹送向邊緣冷卻空間內，從而能夠增大冷卻氣體經過出風口吹送向腔體頂壁11的面積，進而能夠提高半導體製程腔室的冷卻效果。進一步可選的，如圖5所示，上述出風口為條形，且該出風口在其長度方向上的兩端分別延伸至靠近主管道33的兩端的位置處，即，出風口在主管道33的管壁上開口的位置為主管道33與弧形阻隔板41相對的位置至主管道33的末端的位置，也就是說，出風口在主管道33的管壁上自主管道33靠近弧形阻隔板41的一側開設至相對的主管道33遠離弧形阻隔板41的一側。這樣，可以盡可能增大出風口的氣體通過面積，從而能夠使得冷卻氣體經過出風口吹送向腔體1的腔體頂壁的面積最大化，進而能夠最大化的提高半導體製程腔室的冷卻效果。

如圖4-圖7所示，在本發明一優選實施例中，每個冷卻管路3可以均還包括進氣管道34，該進氣管道34例如沿垂直於腔體頂壁11的豎直方向延伸設置，並且，進氣管道34的一端用作冷卻管路3的進風口，進氣管道34的另一端與主管道33的一端（例如靠近腔體頂壁11的中心一端）連接，主管道33的另一端（例如靠近腔體頂壁11的邊緣一端）為封堵端；進氣管道34與主管道33的連接處設置有折彎管段，用於勻流冷卻氣體。

通過使進氣管道34的一端用作冷卻管路3的進風口，且與主管道33的一端連接，可以使冷卻氣體通過固定板2上的通孔21先進入進氣管道34，再經過進氣管道34進入主管道33，也就是說，冷卻氣體依次通過通孔21和進氣管道34用作進風口的一端進入進氣管道34，再經過進氣管道34後，從進氣管道34與主管道33連接的一端進入主管道33。通過在進氣管道34與主管道33的連接處設置有折彎管段，可以使冷卻氣體在經過進氣管道34進入主管道33時的流動方向發生改變，避免因進氣管道34中的冷卻氣體直接進入主管道33，而導致氣流轉向過大（例如由豎直方向直接轉變為水準方向），從而影響氣流均勻性，也就是說，借助折彎管段，能夠使冷卻氣體能夠均勻的流入至主管道33中，繼而使冷卻氣體能夠均勻的通過出風口向邊緣冷卻空間11b內吹送冷卻氣體，實現勻流冷卻氣體的效果，進而能夠提高半導體製程腔室的冷卻效果。

如圖3-圖7所示，在本發明一優選實施例中，每個邊緣冷卻空間11b內的多個冷卻管路3可以包括一個第一冷卻管路31和多個第二冷卻管路32，其中：第一冷卻管路31排布於邊緣冷卻空間11b內的中間位置，第一冷卻管路31的出風口的出氣方向與腔體頂壁11垂直設置，即第一冷卻管路31的出風口所在平面與腔體頂壁11平行設置；多個第二冷卻管路32對稱排布於第一冷卻管路31的兩側，第二冷卻管路32的出風口的出氣方向與腔體頂壁11具有夾角，且第二冷卻管路32的出風口的出氣方向朝遠離第一冷卻管路31的方向傾斜設置。

通過將第一冷卻管路31的出風口的出氣方向與腔體頂壁11垂直設置，這樣當第一冷卻管路31的出風口將冷卻氣體吹送向腔體頂壁11時，冷卻氣體可以沿垂直方向流動至腔體頂壁11，並與之相接觸，使得冷卻氣體在與腔體頂壁11接觸後能夠向第一冷卻管路31的兩側流動，通過將第二冷卻管路32的出風口的出氣方向與腔體頂壁11具有夾角（如圖6中夾角α所示），且第二冷卻管路32的出風口的出氣方向朝遠離第一冷卻管路31的方向傾斜設置，這樣當第二冷卻管路32的出氣口將冷卻氣體吹送向腔體頂壁11時，冷卻氣體可以傾斜地向邊緣冷卻空間11b的邊緣流動，並且冷卻氣體可以沿傾斜於腔體頂壁11的方向流動，並與腔體頂壁11接觸，使得冷卻氣體在與腔體頂壁11接觸後能夠向邊緣冷卻空間11b的邊緣流動。

如圖3所示，第一冷卻管路31排布於邊緣冷卻空間11b內的中間位置（如圖3中區域N所示），多個第二冷卻管路32對稱間隔排布於第一冷卻管路31的兩側（如圖3中區域M所示），且第二冷卻管路32的出風口的出氣方向朝遠離第一冷卻管路31的方向傾斜設置。

也就是說，第一冷卻管路31排布於邊緣冷卻空間11b內的中間位置，第二冷卻管路32排布於第一冷卻管路31的兩側，相對於第一冷卻管路31靠近邊緣冷卻空間11b的邊緣，且第一冷卻管路31兩側的第二冷卻管路32對稱且間隔排布，通過將第一冷卻管路31排布於邊緣冷卻空間11b內的中間位置，可以借助第一冷卻管路31向邊緣冷卻空間11b內的中間位置吹送冷卻氣體，並使冷卻氣體在與腔體頂壁11的邊緣冷卻區域內的中間位置接觸後能夠向兩側邊緣流動，通過將第二冷卻管路32對稱間隔排布於第一冷卻管路3的兩側，可以借助第二冷卻管路32向邊緣冷卻空間11b內的兩側邊緣吹送冷卻氣體，並使冷卻氣體在與腔體頂壁11接觸後能夠向兩側邊緣流動，從而可以實現向邊緣冷卻空間11b內不同位置吹送冷卻氣體。通過將第二冷卻管路32的出風口的出氣方向朝遠離第一冷卻管路31的方向傾斜設置，可以使得第二冷卻管路32吹出的冷卻氣體可以沿背離第一冷卻管路31的方向向邊緣冷卻空間11b內的邊緣流動，並且，第二冷卻管路32吹出的冷卻氣體在與腔體頂壁11接觸後，可以沿遠離第一冷卻管路31的方向流動，避免第二冷卻管路32吹出的冷卻氣體對第一冷卻管路31吹出的冷卻氣體的流動造成影響，以能夠提高冷卻裝置的冷卻穩定性，從而能夠提高半導體製程腔室的冷卻效果。

可選的，第二冷卻管路32的出風口所在平面與腔體頂壁11的夾角可以為50°-70°。

進一步可選的，第二冷卻管路32的出風口所在平面與腔體頂壁11的夾角可以為60°。

如圖2和圖3所示，在本發明一優選實施例中，阻隔元件4可以包括兩個弧形阻隔板41，兩個弧形阻隔板41分佈在同一圓周上，且相對於該圓周的徑向對稱設置，每個弧形阻隔板41與腔體1的側壁12之間的空間即為上述邊緣冷卻空間11b；第一冷卻管路31和多個第二冷卻管路32沿上述圓周間隔排布於邊緣冷卻空間11b內，且沿上述圓周的不同徑向延伸。

也就是說，通過兩個弧形阻隔板41，可以將上述容納空間分隔為中間冷卻空間11a和分別位於其兩側的兩個邊緣冷卻空間11b，其中，邊緣冷卻空間11b為兩個弧形阻隔板41分別與腔體1的兩個側壁12之間的空間，例如，如圖2和圖3所示，兩個弧形阻隔板41的內弧面可以相對設置，形成類似於“圍堰”的結構，在這種情況下，兩個弧形阻隔板41的內弧面之間的空間為中間冷卻空間11a，兩個弧形阻隔板41的外弧面分別與腔體1的兩個側壁12之間的空間為兩個邊緣冷卻空間11b。

通過將第一冷卻管路31和多個第二冷卻管路32與固定板2連接，可以使第一冷卻管路31和第二冷卻管路32通過固定板2安裝於腔體1上。通過將第一冷卻管路31和第二冷卻管路32沿兩個弧形阻隔板41的弧線方向間隔排布於邊緣冷卻空間11b內，可以使得第一冷卻管路31和第二冷卻管路32吹送向邊緣冷卻空間11b內的冷卻氣體整體上，能夠沿著弧形阻隔板41的弧線方向向邊緣冷卻空間11b的邊緣流動，形成類似渦流的形式流動（如圖3中箭頭所示）。

這樣的設計是由於本發明的發明人發現：採用現有技術中，冷卻氣體由相對的兩側向中間相對流動時，冷卻氣體流動至中間的流速降低，會導致冷卻氣體無法流動至弧形阻隔板41的弧頂位置（即，中間位置），導致弧形阻隔板41的弧頂位置無法被冷卻，造成弧形阻隔板41的弧頂區域的鍍金層產生裂紋甚至脫落的情況，並且，如圖3所示，弧形阻隔板41的兩側邊緣具有直線部分，直線部分與弧形阻隔板41呈弧形的部分之間具有角度較大的拐角，當冷卻氣體由相對的兩側向中間相對流動時，由於冷卻氣體的流動方向會與弧形阻隔板41兩側邊緣的直線部分相平行，因此，冷卻氣體可能會在該拐角區域淤積，即，流動至該拐角區域的冷卻氣體不易從該拐角區域流走，導致冷卻氣體在該拐角區域的流速較慢，該拐角區域的冷卻效果較差，造成該拐角區域的鍍金層產生裂紋甚至脫落的情況。

而本發明實施例提供的半導體製程腔室的冷卻裝置，一方面借助第一冷卻管路31向弧形阻隔板41的弧頂位置吹送冷卻氣體，並使冷卻氣體能夠由弧形阻隔板41的弧頂位置向兩側邊緣流動，可以避免冷卻氣體無法流動至弧形阻隔板41的弧頂位置的情況發生，從而避免弧形阻隔板41的弧頂位置無法被冷卻，造成弧形阻隔板41的弧頂位置的鍍金層產生裂紋甚至脫落的情況發生，繼而能夠提高對半導體製程腔室的冷卻效果，降低腔體1外表面鍍金層產生裂紋甚至脫落的概率，進而減小半導體製程腔室熱源反射受到的影響，提高半導體製程腔室的使用壽命。另一方面借助多個第二冷卻管路32向弧形阻隔板41的弧頂位置的兩側吹送冷卻氣體，並使冷卻氣體沿著弧形阻隔板41的弧線向邊緣流動，可以避免冷卻氣體在弧形阻隔板41的拐角區域淤積的情況發生，從而提高對弧形阻隔板41的拐角區域的冷卻效果，繼而能夠提高對半導體製程腔室的冷卻效果，降低腔體1外表面鍍金層產生裂紋甚至脫落的概率，進而減小半導體製程腔室熱源反射受到的影響，提高半導體製程腔室的使用壽命。

在本發明一優選實施例中，第二冷卻管路32的出風口的出氣方向與上述圓周的切線平行，這樣的設計可以使得第二冷卻管路32吹送的冷卻氣體能夠沿著弧形阻隔板41的弧線流動。

如圖5和圖7所示，在本發明一優選實施例中，每個冷卻管路3的通道中均設置有多個相互隔離的出風通道35，多個出風通道35的一端均延伸至冷卻管路3的進風口，且與對應的通孔21連通，多個出風通道35的另一端均延伸至冷卻管路3的出風口。

這樣的設計可以使冷卻氣體在經過冷卻管路3的進風口進入冷卻管路3後，能夠均勻的分別進入多個出風通道35，再經過多個出風通道35分別從出風口吹送向腔體頂壁11，使得冷卻管路3吹送向腔體頂壁11的冷卻氣體，能夠腔體頂壁11上均勻分佈，從而能夠進一步提高冷卻氣體冷卻腔體頂壁11的均勻性，繼而能夠進一步提高對半導體製程腔室的冷卻效果，降低腔體1外表面鍍金層產生裂紋甚至脫落的概率，進而進一步減小半導體製程腔室熱源反射受到的影響，進一步提高半導體製程腔室的使用壽命。

如圖1和圖2所示，在本發明一優選實施例中，多個通孔21上可以一一對應設置有進氣法蘭5，進氣法蘭5用於與冷卻氣體的氣源連通，每個進氣法蘭5的上游可以均設置有流量調節裝置（圖中未示出），用於對應調節通入每個冷卻管路3的冷卻氣體的流量。

也就是說，通過在多個通孔21上一一對應設置進氣法蘭5，並使進氣法蘭5與冷卻氣體的氣源連通，可以使冷卻氣體的氣源與固定板2連接，並使冷卻氣體的氣源通過多個通孔21上一一對應設置的進氣法蘭5與多個通孔21連通，從而在冷卻裝置進行冷卻時，使冷卻氣體的氣源提供的冷卻氣體能夠通過多個通孔21進入與多個通孔21一一對應連接的多個冷卻管路3。通過在每個進氣法蘭5的上游均設置流量調節裝置，可以借助流量調節裝置對應調節通入每個冷卻管路3的冷卻氣體的流量，從而可以根據第一冷卻管路31對應的腔體頂壁11的面積，和第二冷卻管路32對應的腔體頂壁11的面積，來對進入第一冷卻管路31和第二冷卻管路32的冷卻氣體的流量進行調節，繼而能夠對第一冷卻管路31和第二冷卻管路32的冷卻氣體的流量進行適當的劃分和調節，進而能夠提高冷卻氣體的利用率。

可選的，流量調節部件可以包括風速調節閥。

本發明實施例還提供一種半導體製程腔室，包括腔體1和如本發明實施例提供的冷卻裝置，其中，腔體1具有腔體頂壁11和四個側壁12，其中兩個相對設置的側壁12的一部分自腔體頂壁11的頂面凸出。冷卻裝置設置在腔體頂壁11上，用於對腔體頂壁11進行冷卻。

本發明實施例提供的半導體製程腔室，通過將本發明實施例提供的半導體製程腔室的冷卻裝置設置在腔體頂壁11上，可以借助本發明實施例提供的半導體製程腔室的冷卻裝置對腔體頂壁11進行冷卻，從而能夠提高半導體製程腔室的冷卻效果，進而減小半導體製程腔室熱源反射受到的影響，提高半導體製程腔室的使用壽命。

綜上所述，本發明提供的半導體製程腔室的冷卻裝置及半導體製程腔室，能夠提高對半導體製程腔室的冷卻效果，從而減小半導體製程腔室熱源反射受到的影響，提高半導體製程腔室的使用壽命。

前述內容概括數項實施例之特徵，使得熟習此項技術者可更佳地理解本揭露之態樣。熟習此項技術者應瞭解，其等可容易地使用本揭露作為用於設計或修改用於實行本文仲介紹之實施例之相同目的及/或達成相同優點之其他製程及結構之一基礎。熟習此項技術者亦應瞭解，此等等效構造不背離本揭露之精神及範疇，且其等可在不背離本揭露之精神及範疇之情況下在本文中作出各種改變、置換及更改。

1:腔體 2:固定板 3:冷卻管路 4:阻隔組件 5:進氣法蘭 6:冷卻裝置 7:圍堰 11a:中間冷卻空間 11b:邊緣冷卻空間 21:通孔 31:第一冷卻管路 32:第二冷卻管路 33:主管道 34:進氣管道 35:出風通道 41:弧形阻隔板 121:凸出部分

當結合附圖閱讀時，從以下詳細描述最佳理解本揭露之態樣。應注意，根據產業中之標準實踐，各種構件未按比例繪製。事實上，為了論述的清楚起見可任意增大或減小各種構件之尺寸。 圖1為本發明實施例提供的半導體製程腔室的冷卻裝置及半導體製程腔室的立體結構示意圖； 圖2為本發明實施例提供的半導體製程腔室的冷卻裝置及半導體製程腔室的主視結構示意圖； 圖3為圖2的A-A方向的俯視剖面結構示意圖； 圖4為本發明實施例提供的中間冷卻部件的結構示意圖； 圖5為圖4的C-C方向的剖面結構示意圖； 圖6為本發明實施例提供的邊緣冷卻部件的結構示意圖； 圖7為圖6的B-B方向的剖面結構示意圖； 圖8為現有的一種半導體製程腔室的冷卻裝置及半導體製程腔室的俯視結構示意圖。

3:冷卻管路

4:阻隔組件

11a:中間冷卻空間

11b:邊緣冷卻空間

31:第一冷卻管路

32:第二冷卻管路

41:弧形阻隔板

Claims (11)

1. 一種半導體製程腔室的冷卻裝置，設置在該半導體製程腔室的腔體頂壁上，用於對該腔體頂壁進行冷卻，該冷卻裝置包括一固定板、多個冷卻管路和阻隔組件，其中： 該固定板相對設置於該腔體頂壁上方，且該固定板、該腔體頂壁和該腔體的側壁合圍形成一容納空間； 該阻隔元件設置在該固定板與該腔體頂壁之間，且將該容納空間分隔為一中間冷卻空間和分別位於其兩側的兩個邊緣冷卻空間； 多個該冷卻管路間隔排布於每個該邊緣冷卻空間內的不同位置處；該固定板上開設有多個通孔，多個該冷卻管路的進風口與多個該通孔一一對應連接；該冷卻管路的出風口用於向該邊緣冷卻空間內吹送冷卻氣體。
2. 如請求項1所述的冷卻裝置，其中，每個該冷卻管路均包括沿平行於自該腔體頂壁的中心向邊緣延伸的方向設置的一主管道，該主管道的管壁開設有該出風口。
3. 如請求項2所述的冷卻裝置，其中，該出風口為條形，且該出風口在其長度方向上的兩端分別延伸至靠近該主管道的兩端的位置處。
4. 如請求項2所述的冷卻裝置，其中，每個該冷卻管路均還包括一進氣管道，該進氣管道的一端用作該冷卻管路的進風口，該進氣管道的另一端與該主管道的一端連接，該主管道的另一端為封堵端；該進氣管道與該主管道的連接處設置有折彎管段。
5. 如請求項1-4中任意一項所述的冷卻裝置，其中，每個該冷卻管路的通道中均設置有多個相互隔離的出風通道，多個該出風通道的一端均延伸至該冷卻管路的該進風口，且與對應的該通孔連通，多個該出風通道的另一端均延伸至該冷卻管路的該出風口。
6. 如請求項1所述的冷卻裝置，其中，每個該邊緣冷卻空間內的多個該冷卻管路包括一個第一冷卻管路和多個第二冷卻管路，其中： 該第一冷卻管路排布於該邊緣冷卻空間內的中間位置，該第一冷卻管路的出風口的出氣方向與該腔體頂壁垂直設置； 多個該第二冷卻管路對稱排布於該第一冷卻管路的兩側，該第二冷卻管路的出風口的出氣方向與該腔體頂壁具有夾角，且該第二冷卻管路的出風口的出氣方向朝遠離該第一冷卻管路的方向傾斜設置。
7. 如請求項6所述的冷卻裝置，其中，該阻隔組件包括兩個弧形阻隔板，兩個該弧形阻隔板分佈在同一圓周上，且相對於該圓周的徑向對稱設置，每個該弧形阻隔板與該腔體的側壁之間的空間即為該邊緣冷卻空間；該第一冷卻管路和多個該第二冷卻管路沿該圓周間隔排布於該邊緣冷卻空間內，且沿該圓周的不同徑向延伸。
8. 如請求項7所述的冷卻裝置，其中，該第二冷卻管路的出風口的出氣方向與該圓周的切線平行。
9. 如請求項6所述的冷卻裝置，其中，該第二冷卻管路的出風口所在平面與該腔體頂壁的夾角為50°-70°。
10. 如請求項1所述的冷卻裝置，其中，多個該通孔上一一對應設置有一進氣法蘭，該進氣法蘭用於與該冷卻氣體的氣源連通，每個該進氣法蘭的上游均設置有一流量調節裝置，用於對應調節通入每個該冷卻管路的該冷卻氣體的流量。
11. 一種半導體製程腔室，其中，包括一腔體和如請求項1-10中任意一項所述的冷卻裝置，其中，該腔體具有一腔體頂壁和四個側壁，其中兩個相對設置的該側壁的一部分自該腔體頂壁的頂面凸出。