一种进气装置及反应腔室

摘要

本发明提供一种进气装置及反应腔室，该进气装置用于向反应腔室内输送工艺气体，其包括装置本体和流量调节单元，装置本体上设置有进气通道，进气通道的进气端与工艺气源相连通，出气端与反应腔室相连通；流量调节单元包括至少两个气体挡板，至少两个气体挡板分别用于改变沿垂直于进气通道内工艺气体流向的进气通道的横截面中不同位置处的通气面积，来改变从该不同位置处向反应腔室输送工艺气体的流量，以使反应腔室内的工艺气体分布均匀。本发明提供的进气装置，可以提高调节反应腔室内工艺气体分布均匀的速率，从而可以减少调节时间，进而可以提高经济效率。

权利要求

1.一种进气装置，用于向反应腔室内输送工艺气体，所述进气装置包括装置本体，所述装置本体上设置有进气通道，所述进气通道的进气端与工艺气源相连通，所述进气通道的出气端与所述反应腔室相连通；其特征在于，所述进气装置还包括流量调节单元，其中：所述流量调节单元包括至少两个气体挡板，所述至少两个气体挡板用于改变沿垂直于所述进气通道内工艺气体流向的所述进气通道的横截面中不同位置处的通气面积，来改变从该不同位置处向所述反应腔室输送工艺气体的流量，以使所述反应腔室内的工艺气体分布均匀。

2.根据权利要求1所述的进气装置，其特征在于，每个所述气体挡板所在平面与所述进气通道的横截面平行，并且每个所述气体挡板的位于所述进气通道的横截面的中间位置处的宽度小于位于所述进气通道的横截面的边缘位置处的宽度。

3.根据权利要求2所述的进气装置，其特征在于，每个所述气体挡板的形状包括半圆形、1/4圆形、半椭圆形、1/4椭圆形、三角形和多边形。

4.根据权利要求2所述的进气装置，其特征在于，每个所述气体挡板形状为直角三角形，其中所述直角三角形的直角位于所述进气通道的横截面的边缘位置处；所述直角三角形的锐角位于所述进气通道的横截面的中间位置处。

5.根据权利要求1所述的进气装置，其特征在于，所述至少两个气体挡板设置在所述进气通道的进气端和/或出气端的端面上。

6.根据权利要求1所述的进气装置，其特征在于，所述进气通道包括多个彼此独立的子通道，每个所述子通道的进气端与所述工艺气源相连通，出气端与所述反应腔室相连通，多个所述子通道的横截面形成所述进气通道的横截面；每个所述子通道的横截面为沿垂直于该子通道内工艺气体流向的横截面，并且位于所述进气通道的横截面的中间位置处的各个所述子通道的通气面积大于位于所述进气通道的横截面的边缘位置处的各个所述子通道的通气面积。

7.根据权利要求6所述的进气装置，其特征在于，每个所述气体挡板所在平面与所述进气通道的横截面平行，并且每个所述气体挡板的位于所述进气通道的横截面的中间位置处的宽度小于或等于位于所述进气通道的横截面的边缘位置处的宽度。

8.根据权利要求1所述的进气装置，其特征在于，所述流量调节单元还包括控制模块，所述控制模块用于控制各个所述气体挡板改变所述进气通道的横截面不同位置处的通气面积。

9.根据权利要求8所述的进气装置，其特征在于，所述控制模块包括升降驱动机构，所述升降驱动机构用于驱动各个所述气体挡板上升或者下降，以实现控制各个所述气体挡板改变所述进气通道的横截面不同位置处的通气面积。

10.根据权利要求9所述的进气装置，其特征在于，所述升降驱动机构的数量与所述气体挡板的数量一一对应。

11.一种反应腔室，包括进气装置和托盘，所述进气装置用于向所述反应腔室内输送工艺气体，所述托盘设置在所述反应腔室内，用于承载被加工工件，其特征在于，所述进气装置采用权利要求1-10任意一项所述的进气装置。

说明书

一种进气装置及反应腔室

技术领域

[0001] 本发明属于半导体设备制造领域，具体涉及一种进气装置及反应腔室。

背景技术

[0002] 硅外延设备用于生产硅外延片，其工作原理具体为：向高温（＞1100℃）的衬底上输送硅的化合物，并利用氢气（H2）在衬底上通过还原反应析出硅。

[0003] 图1为现有的硅外延设备的反应腔室的结构简图。图2为图1中反应腔室的左侧壁的截面图。请一并参阅图1和图2，在反应腔室10内设置有托盘11，用于承载多个衬底，并且，在反应腔室10的左侧壁的偏上方的位置处设置有沿水平方向排列的多个进气口（进气口的数量为28个），每个进气口为横截面为圆形的通孔，且通孔的中心线与托盘的上表面平行；并且，每个进气口与设置在反应腔室10外的工艺气源相连通，用以向反应腔室10内输送工艺所需的工艺气体，且多个进气口中向反应腔室10的中间区域输送工艺气体的多个进气口
12a的内径大于向边缘区域输送工艺气体的多个进气口12b和12c的内径；在每个进气口位置处设置有针阀，用于控制工艺气体经由该进气口输送至反应腔室10内的流量值。此外，在反应腔室10的右侧壁上设置有排气口13，用于将反应腔室10内工艺过程中产生的废气以及未完成工艺的工艺气体排出反应腔室10。

[0004] 然而，上述硅外延设备在实际应用中不可避免地存在以下问题，即：为了提高生产的硅外延片的均匀性，需要调节各个进气口位置处的针阀来调节每个进气口向反应腔室10内输送的工艺气体的流量值，但是，由于进气口的数量多达几十个，这使得需要调节的针阀数量太多，往往造成需要浪费大量的时间来满足工艺的均匀性，从而导致经济效益低，并且导致不能满足连续生产的需求。

发明内容

[0005] 本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题，提供了一种进气装置及反应腔室，其可以提高调节反应腔室内工艺气体分布均匀的速率，从而可以减少调节时间，进而可以提高经济效率。

[0006] 本发明提供一种进气装置，用于向反应腔室内输送工艺气体，所述进气装置包括装置本体，所述装置本体上设置有进气通道，所述进气通道的进气端与工艺气源相连通，所述进气通道的出气端与所述反应腔室相连通；所述进气装置还包括流量调节单元，其中：所述流量调节单元包括至少两个气体挡板，所述至少两个气体挡板用于改变沿垂直于所述进气通道内工艺气体流向的所述进气通道的横截面中不同位置处的通气面积，来改变从该不同位置处向所述反应腔室输送工艺气体的流量，以使所述反应腔室内的工艺气体分布均匀。

[0007] 其中，每个所述气体挡板所在平面与所述进气通道的横截面平行，并且每个所述气体挡板的位于所述进气通道的横截面的中间位置处的宽度小于位于所述进气通道的横截面的边缘位置处的宽度。

[0008] 其中，每个所述气体挡板的形状包括半圆形、1/4圆形、半椭圆形、1/4椭圆形、三角形和多边形。

[0009] 其中，每个所述气体挡板形状为直角三角形，其中所述直角三角形的直角位于所述进气通道的横截面的边缘位置处；所述直角三角形的锐角位于所述进气通道的横截面的中间位置处。

[0010] 其中，所述至少两个气体挡板设置在所述进气通道的进气端和/或出气端的端面上。

[0011] 其中，所述进气通道包括多个彼此独立的子通道，每个所述子通道的进气端与所述工艺气源相连通，出气端与所述反应腔室相连通，多个所述子通道的横截面形成所述进气通道的横截面；每个所述子通道的横截面为沿垂直于该子通道内工艺气体流向的横截面，并且位于所述进气通道的横截面的中间位置处的各个所述子通道的通气面积大于位于所述进气通道的横截面的边缘位置处的各个所述子通道的通气面积。

[0012] 其中，每个所述气体挡板所在平面与所述进气通道的横截面平行，并且每个所述气体挡板的位于所述进气通道的横截面的中间位置处的宽度小于或等于位于所述进气通道的横截面的边缘位置处的宽度。

[0013] 其中，所述流量调节单元还包括控制模块，所述控制模块用于控制各个所述气体挡板改变所述进气通道的横截面不同位置处的通气面积。

[0014] 其中，所述控制模块包括升降驱动机构，所述升降驱动机构用于驱动各个所述气体挡板上升或者下降，以实现控制各个所述气体挡板改变所述进气通道的横截面不同位置处的通气面积。

[0015] 其中，所述升降驱动机构的数量与所述气体挡板的数量一一对应。

[0016] 本发明还提供一种反应腔室，包括进气装置和托盘，所述进气装置用于向所述反应腔室内输送工艺气体，所述托盘设置在所述反应腔室内，用于承载被加工工件，所述进气装置采用本发明提供的上述进气装置。

[0017] 本发明具有下述有益效果：

[0018] 本发明提供的进气装置，其借助至少两个气体挡板分别改变沿垂直于进气通道内工艺气体流向的进气通道的横截面中不同位置处的通气面积，来改变从该不同位置处向反应腔室输送工艺气体的流量，以使反应腔室内的工艺气体分布均匀，这与现有技术中，需要调节数量多达几十个针阀相比，可以提高调节反应腔室内工艺气体分布均匀的速率，从而可以减少调节时间，进而可以提高经济效率。

[0019] 本发明提供的反应腔室，其采用本发明提供的进气装置，可以提高调节反应腔室内工艺气体分布均匀的速率，从而可以减少调节时间，进而可以提高经济效率。

附图说明

[0020] 图1为现有的硅外延设备的反应腔室的结构简图；

[0021] 图2为图1中反应腔室的左侧壁的截面图；

[0022] 图3为本发明第一实施例提供的进气装置的结构简图；

[0023] 图4为图3所示进气装置的侧视图；

[0024] 图5为图3中当气体挡板形状为直角三角形时的另外两种设置方式示意图；

[0025] 图6为本发明第一实施例提供的进气装置的另外三种结构简图；以及[0026] 图7为本发明第二实施例提供的进气装置的结构简图。

具体实施方式

[0027] 为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的进气装置及反应腔室进行详细描述。

[0028] 图3为本发明第一实施例提供的进气装置的结构简图。图4为图3提供的进气装置的侧视图。请一并参阅图3和图4，本实施例提供的进气装置用于向反应腔室内输送工艺气体，进气装置包括装置本体20和流量调节单元21。其中，装置本体20上设置有进气通道201，进气通道201的进气端201a与工艺气源相连通，进气通道201的出气端201b与反应腔室相连通；流量调节单元21包括至少两个气体挡板211，至少两个气体挡板211用于改变沿垂直于进气通道201内工艺气体流向的进气通道201的横截面中不同位置处的通气面积，在本实施例中，进气通道201为一个横截面为矩形的独立通道，流量调节单元21包括四个气体挡板211，每个气体挡板211设置在进气通道201的进气端201a的端面上，且分别对应该进气通道
201横截面的四个不同位置处，如图3所示。而且，在本实施例中，每个气体挡板211所在平面与进气通道201的横截面平行，且每个气体挡板211的位于进气通道201的横截面的中间位置处的宽度D1小于位于进气通道201的横截面的边缘位置处的宽度D2，以使在工艺过程中进气通道201的横截面的中间位置处的流量大于边缘位置处的流量，这使得与进气通道201的横截面的中间位置处相对应的反应腔室中间区域内的工艺气体浓度大于与边缘位置处相对应的反应腔室边缘区域内的工艺气体浓度，可以使得位于反应腔室中间区域内的工艺气体向其边缘区域扩散，从而可以提高工艺气体的利用率。

[0029] 在本实施例中，如图3所示，每个气体挡板211的形状为直角三角形，其中，直角三角形的直角位于进气通道201的横截面的边缘位置处；以及直角三角形的锐角位于进气通道201的横截面的中间位置处。容易理解，图3所示只是本实施例中当气体挡板211形状为直角三角形时的一种具体设置方式，在实际应用中，也可以采用其他方式设置，如图5所示，为图3中当气体挡板形状为直角三角形时的另外两种设置方式示意图。

[0030] 在实际应用中，每个气体挡板211的形状包括半圆形、1/4圆形、半椭圆形、1/4椭圆形、三角形和多边形。例如，图6中图a所示，气体挡板211的形状为1/4圆形，其中，该气体挡板211的位于进气通道201的横截面的中间位置处的宽度D1小于位于进气通道201的横截面的边缘位置处的宽度D2；图6中图b所示，气体挡板211的形状为多边形，其中，该气体挡板211的位于进气通道201的横截面的中间位置处的宽度D1小于位于进气通道201的横截面的边缘位置处的宽度D2；图6中图c所示，气体挡板211的形状为1/4椭圆形，其中，该气体挡板
211的位于进气通道201的横截面的中间位置处的宽度D1小于位于进气通道201的横截面的边缘位置处的宽度D2。容易理解，只要满足每个气体挡板211的位于进气通道201的横截面的中间位置处的宽度D1小于位于进气通道201的横截面的边缘位置处的宽度D2的气体挡板
211均属于本发明的保护范围。

[0031] 另外，通过各个气体挡板211改变进气通道201的横截面中不同位置处的通气面积来改变从该不同位置处向反应腔室输送工艺气体的流量，以使反应腔室内的工艺气体分布均匀。在本实施例中，流量调节单元还包括控制模块，控制模块用于控制各个气体挡板211改变进气通道201的横截面中不同位置处的通气面积。具体地，控制模块包括升降驱动机构212，升降驱动机构212用于驱动各个气体挡板211上升或者下降，以实现控制各个气体挡板
211改变进气通道201的横截面中不同位置处的通气面积，并且，在本实施例中，升降驱动机构212的数量与气体挡板211的数量一一对应，每个升降驱动机构212用于驱动与之对应的气体挡板211上升或者下降，以实现控制该气体挡板211改变进气通道的横截面的与之相对应位置处的通气面积。

[0032] 下面详细描述采用本实施例提供的进气装置如何调节反应腔室工艺气体分布均匀。具体地，当反应腔室内的工艺气体分布不均匀时，通过升降驱动机构212分别控制与之对应的气体挡板211沿进气通道201的进气端201a所在端面上升或者下降，以改变进气通道201的横截面中不同位置处的通气面积来改变从该不同位置处向反应腔室输送工艺气体的流量，以使反应腔室内的工艺气体分布均匀。

[0033] 容易理解，为了使在工艺过程中反应腔室中间区域内的工艺气体浓度大于与边缘位置相对应的反应腔室内边缘区域内的工艺气体浓度，每个气体挡板211的位于进气通道201的横截面的中间位置处的宽度D1小于位于进气通道201的横截面的边缘中间位置处的宽度D2，这与现有技术中为实现上述目的通常需要对反应腔室中间区域和边缘区域的进气口的多个针阀进行调节相比，可以进一步提高调节反应腔室内工艺气体分布均匀的速率。

[0034] 需要说明的是，在本实施例中，四个气体挡板211均设置在进气通道201的进气端201a的端面上，但是，本发明并不局限于此，在实际应用中，至少两个气体挡板211可以分别设置在进气通道201的进气端201a和/或出气端201b的端面上，或者，也可以设置在进气通道201的横截面上，在这种情况下，在进气通道201和气体挡板211的连接处设置有动密封件，用于防止在气体挡板211沿着进气通道201的横截面进行上升或者下降时工艺气体泄漏。

[0035] 还需要说明的是，在本实施例中，每个气体挡板211的位于进气通道201的横截面的中间位置处的宽度D1小于位于进气通道201的横截面的边缘位置处的宽度D2，以使与进气通道201横截面的中间位置处相对应的反应腔室中间区域内的工艺气体浓度大于与边缘位置处相对应的反应腔室边缘区域内的工艺气体浓度，但是，本发明并不局限于此，在实际应用中，也可以根据实际情况进行具体设置，例如，当要求在工艺过程中反应腔室中间区域内的工艺气体浓度小于反应腔室边缘区域内的工艺气体浓度时，每个气体挡板211的位于进气通道201的横截面的中间位置处的宽度D1大于位于进气通道201的横截面的边缘位置处的宽度D2。

[0036] 综上所述，本实施例提供的进气装置，其借助至少两个气体挡板211改变沿垂直于进气通道201内工艺气体流向的进气通道201的横截面中不同位置处的通气面积，来改变从该进气通道201的横截面的不同位置处向反应腔室输送工艺气体的流量，以使反应腔室内的工艺气体分布均匀，这与现有技术中，需要调节数量多达几十个针阀相比，可以提高调节反应腔室内工艺气体分布均匀的速率，从而可以减少调节时间，进而可以提高经济效率。

[0037] 图7为本发明第二实施例提供的进气装置的结构简图。请参阅图7，本实施例提供的进气装置与上述第一实施例提供的进气装置相比，同样包括装置本体20和流量调节单元21，由于装置本体20和流量调节单元21的结构和功能在上述第一实施例中已有了详细的描述，在此不再赘述。

[0038] 下面仅针对本实施例提供的进气装置与上述第一实施例提供的进气装置的不同点进行描述。具体地，进气通道201包括多个彼此独立的子通道202，每个子通道202的进气端与工艺气源相连通，出气端与反应腔室相连通，多个子通道202的横截面形成进气通道201的横截面，每个子通道202的横截面为沿垂直于该子通道202内工艺气体流向的横截面，并且，位于进气通道201的横截面的中间位置处的各个子通道202a的通气面积大于位于进气通道201的横截面的边缘位置处的各个子通道202b和202c的通气面积。因此，在这种情况下，为使与进气通道201的横截面的中间位置处相对应的反应腔室中间区域内的工艺气体浓度大于与边缘位置处相对应的反应腔室边缘区域内的工艺气体浓度，可以使每个气体挡板211的位于进气通道201的横截面的中间位置处的宽度小于或等于位于进气通道201的横截面的边缘位置处的宽度。

[0039] 容易理解，本实施例提供的进气装置与现有技术相比，可以仅在现有的进气装置上增设了进气挡板211，从而可以降低生产投入成本，进而可以提高经济效益。

[0040] 作为另一种技术方案，本发明还提供一种反应腔室，包括进气装置和托盘，进气装置用于向反应腔室内输送工艺气体，托盘设置在反应腔室内，用于承载被加工工件，其中，进气装置采用上述第一实施例、第二实施例提供的进气装置。

[0041] 本实施例提供的反应腔室，其采用本上述实施例提供的进气装置，可以提高调节反应腔室内工艺气体分布均匀的速率，从而可以减少调节时间，进而可以提高经济效率。

[0042] 可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。