发明内容
本发明旨在至少解决上述技术问题之一。
为此,本发明的一个目的在于提出进气环,该进气环结构简单、加工方便、成本低、可以实现气体的均匀分配。
本发明的另一目的在于提出一种具有上述进气环的进气组件,该进气组件的进气均匀性和稳定性较高、进气流量和压力可以分层控制、制造简单、便于拆卸。
本发明的又一目的在于提出一种具有上述进气组件的工艺腔装置。
本发明的再一目的在于提出一种具有上述工艺腔装置的化学气相沉积设备。
根据本发明第一方面的实施例的进气环,包括:环体,所述环体分别设有出气槽、均流槽、多个供气孔和多个导入通道,其中所述出气槽沿所述环体的周向形成在所述环体的外周面上,所述均流槽沿所述环体的周向形成在所述环体的下表面上且与所述出气槽连通,所述供气孔沿所述环体的厚度方向贯穿所述环体,所述供气孔在所述环体的径向上位于所述均流槽的内侧,所述导入通道沿所述环体的径向形成在所述环体的下表面上且每个所述导入通道将一个所述供气孔与所述均流槽连通。
根据本发明实施例的进气环,结构简单、加工方便、成本低,并且可以实现气体的均匀分配。
另外,根据本发明上述实施例的进气环,还可以具有以下附加技术特征:
根据本发明的一个实施例,所述环体还设有沿所述环体的周向均匀分布的多个通气孔,所述多个通气孔沿所述环体的厚度方向延伸以使所述均流槽通过所述多个通气孔与所述出气槽连通。
根据本发明的一个实施例,所述多个导入通道沿所述环体的周向均匀分布。
根据本发明的一个实施例,所述均流槽邻近所述环体的外周沿且所述供气孔邻近所述环体的内周沿。
根据本发明的一个实施例,所述供气孔沿周向均匀分布。
根据本发明的一个实施例,所述环体还设有多个泄气孔,所述多个泄气孔分别与所述多个供气孔对应以分别将所述多个供气孔与所述环体的中心孔连通。
根据本发明的一个实施例,所述泄气孔为形成在所述环体的下表面上且沿所述环体的径向延伸的凹槽。
根据本发明的一个实施例,所述环体还设有多个连接孔,所述连接孔沿所述环体的厚度方向贯穿所述环体。
根据本发明的一个实施例,所述连接孔为螺纹孔。
根据本发明的一个实施例,所述连接孔包括第一连接孔和第二连接孔,所述第一连接孔为沉头螺纹孔,且所述第一连接孔和第二连接孔沿所述环体的周向交替布置。
根据本发明的一个实施例,所述环体还设有多个冷却通孔,所述冷却通孔沿所述环体的厚度方向贯穿所述环体。
根据本发明的一个实施例,在所述环体的上表面和下表面至少之一上绕每个所述冷却通孔分别设有用于容纳密封圈的密封槽。
为了达到上述目的,根据本发明第二方面的实施例的进气组件,包括:多个进气环,每个所述进气环为上述任一实施例所述的进气环,所述多个进气环在上下方向上叠置在一起,所述多个进气环的所述多个供气孔在上下方向上分别对齐,且相邻进气环上的所述导入通道在所述进气环的周向上彼此错开;和多个供气管,所述多个供气管分别从下面插入到对齐的所述供气孔内,每个供气管上设有出气口且所述出气口沿径向贯穿供气管的壁,所述多个供气管的所述出气口分别与所述多个进气环的所述均流槽对应。
另外,根据本发明上述实施例的进气组件,还可以具有以下附加技术特征:
在所述进气环设有多个连接孔的情况下,所述多个进气环中相邻两个进气环的所述多个连接孔的至少一部分在上下方向上分别对齐,所述进气组件还包括多个连接件,其中所述多个连接件分别配合到相邻两个进气环的对齐的所述连接孔内以连接该相邻的两个进气环。
在所述连接孔包括第一连接孔和第二连接孔、所述第一连接孔为沉头螺纹孔且所述第一连接孔和第二连接孔沿所述环体的周向交替布置的情况下,进一步地,在相邻两个所述进气环中,其中一个所述进气环的所述第一连接孔与另一个所述进气环的所述第二连接孔对齐,且所述连接件为螺栓。
在所述进气环设有多个冷却通孔的情况下,进一步地,所述多个进气环的所述多个冷却通孔在上下方向上分别对齐。
其中,每个所述供气管的上端可以封闭。
另外,根据本发明的一个实施例,所述进气组件还包括:上密封件,所述上密封件设置在最上面的进气环的上表面上;和下密封件,所述下密封件设置在最下面的进气环的下表面上。
为了达到上述目的,根据本发明第三方面实施例的工艺腔装置,包括:腔室本体,所述腔室本体内限定有工艺腔且所述腔室本体具有排气口;多个托盘,所述多个托盘沿上下方向间隔开布置在所述工艺腔内;和进气组件,所述进气组件为上述任一实施例所述的进气组件,所述进气组件设置在所述工艺腔内且所述进气组件的所述多个供气管的下端延伸出所述工艺腔。
为了达到上述目的,根据本发明第四方面实施例的化学气相沉积设备,包括根据本发明上述实施例的工艺腔装置。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“多个”应理解为至少两个。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,一体地连接,也可以是可拆卸连接;也可以是两个元件内部的连通;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面,首先参考附图1~图5描述本发明实施例的进气环10和进气组件100。
在下面的实施例中,以为工艺腔装置提供气体的进气组件100和进气环10为例进行说明,该工艺腔装置设置有3层衬底且为每层衬底需提供3种工艺气体。需要理解的是,本发明并不限于此。如图1所示,根据本发明实施例的进气组件100包括多个进气环10、多个供气管30。
首先描述本发明实施例的进气组件100的进气环10。
如图2a~图2c所示,进气环10包括环体101,在环体101上分别设有出气槽1011、均流槽1012、多个供气孔1013和多个导入通道1018。
具体而言,如图2b所示,出气槽1011沿环体101的周向形成在环体101的外周面上。如图2c和图3所示,均流槽1012沿环体101的周向形成在环体101的下表面上且与出气槽1011连通。供气孔1013沿环体101的厚度方向贯穿环体101,供气孔1013在径向上位于均流槽1012的内侧。导入通道1018沿环体101的径向形成在环体101的下表面上且每个导入通道1018将一个供气孔与均流槽1012连通。
为了对进气环进行冷却,可选地,在环体101上还设有用于提供冷却介质的冷却通孔1016,该冷却通孔1016沿环体101的厚度方向贯穿环体101。
另外,为了更便于将进气环10组装成进气组件100且使进气组件100的结构更稳定、易拆卸,在环体101上还设有用于将多个进气环连接在一起的连接孔1015。需要理解的是,本发明并不限于此,本领域普通技术人员可以理解,在不脱离本发明宗旨的范围内可以根据需要在进气环上设置连接部(例如卡扣机构)来实现,还可以通过将相邻的进气环10焊接来实现进气组件100的组装等。
需要说明的是,图中虽然示出了27个供气孔1013,但供气孔1013的个数并不限于此,其具体个数可以根据所使用的工艺气体种类、石墨托盘的层数等而设定。
接下来,描述本发明实施例的进气组件100。
进气组件100具有多个参考上述实施例描述的进气环10,多个进气环10在上下方向上叠置在一起。以下,以进气环10为本发明的优选实施方式的进气环10为例,也就是说以在环体101上设有连接孔1015以及冷却通孔1016的进气环10为例进行描述。可以理解的是,对应于进气环10的连接孔1015而进气组件100还具有多个连接件20。
其中,多个进气环10的多个供气孔1013在上下方向上分别对齐。多个进气环10中,相邻两个进气环10的多个连接孔1015在上下方向上分别对齐。多个进气环10的多个冷却通孔1016在上下方向上分别对齐。同时,使相邻进气环10上的导入通道1018在进气环10的周向上彼此错开。
多个连接件20分别配合到相邻两个进气环10的分别对齐的连接孔1015内以连接相邻的两个进气环10。
多个供气管30分别从下面插入到对齐的多个供气孔1013内,每个供气管30的管壁上设有出气口301且出气口301沿径向贯穿供气管30的壁,多个供气管30的出气口301分别与多个进气环10的均流槽1012对应。
接下来,描述本发明上述实施例的进气组件100的组装。
在下面的实施例中,以为如下工艺腔装置提供工艺气体的进气组件100为例进行说明,该工艺腔装置设置有3层衬底且每层衬底需要提供3种工艺气体。需要理解的是,本发明并不限于此,本领域普通技术人员可以理解,在不脱离本发明宗旨的范围内可以根据需要改变进气环10的个数、每个进气环10上的供气孔1013的个数、导入通道1018的个数等。
本实施例的进气组件100包括三个进气环10(下面分别称为第一至第三进气环)且每个进气环10具有3个导入通道1018和27个供气孔1013、3个冷却通孔、以及6个连接孔1015。
首先,将第一和第二进气环10在上下方向上叠置在一起,并使第一和第二进气环10的供气孔1013在上下方向上分别对齐,并确认第一和第二进气环10的导入通道1018在进气环10的周向上彼此错开。此外,针对上述优选实施方式的进气环10,还使第一和第二进气环10的连接孔1015中的至少一部分在上下方向上对齐,同时还保证第一和第二进气环10的多个冷却通孔1016在上下方向上分别对齐。
接下来,将第一和第二进气环10连接起来。例如,针对上述优选实施方式的进气环10,通过连接件20将第一和第二进气环10连接。
然后,在上面的第一进气环10上面或下面的第二进气环10的下面再叠置第三进气环10,并使第三进气环10的多个供气孔1013与第一和第二进气环10的多个供气孔1013在上下方向上对齐同时确认第三进气环10的导入通道1018与其相邻的进气环10的导入通道1018在进气环10的轴向上错开。此外,针对上述优选实施方式的进气环10,还需使第三进气环10的多个冷却通孔1016与第一和第二进气环10的多个冷却通孔1016在上下方向上对齐,且使第三进气环10的连接孔1015与第一和第二进气环10的连接孔1015在上下方向上对齐并将连接件20插入对齐的连接孔1015内以将第三进气环10连接到第一进气环10或第二进气环10上,
可以理解的是,在需要为每层衬底提供更多种(多于3种)工艺气体时,可以通过重复上述操作将预定个数的进气环10连接在一起。
最后,在上下方向上的分别对齐的多个供气孔1013内分别插入多个供气管30(本实施例的情况下为9个),并使多个供气管30的出气口301分别与多个进气环10的均流槽1012对应。由此,在由第一至第三供气环10分别提供3种工艺气体,且每种工艺气体通过3个供气管30经由与其连通的3个导入通道1018在均流槽1012中均流后提供给衬底。
需要说明的是,在组装时,为了保证插入的供气管30分别对各层提供工艺气体,需要使多个供气孔1013中的至少一部分在上下方向上对齐,具体所需对齐的供气孔1013的个数可以根据所需供应气体的种类来确定。
此外,需要理解的是,针对上述优选实施方式的进气环10,为了在使用过程中能够通过冷却介质对各个进气环10进行冷却,根据具体应用以及每个进气环10中的冷却通孔1016的个数,使多个冷却通孔1016中的至少一部分在上下方向上对齐。此外,由于可以采用逐层组装的方式组装进气组件100,因此只要使相邻两个进气环10的多个连接孔1015中的至少一部分在上下方向上分别对齐即可。
另外,需要说明的是,以上以逐层组装的方式实现进气组件100的组装为例进行了描述,然而本发明并不限于此。例如,也可以一次叠置全部的进气环10,并使多个进气环10中的多个连接孔1015在上下方向上分别对齐,最后通过该对齐的多个连接孔1015使用相应长度的连接件20将其连接在一起即可。
根据本发明实施例的进气环10,具有结构简单、加工方便、成本低等优点,而且可以实现气体的均匀分配。
根据本发明上述实施例的进气组件100,各种工艺气体无需在进入工艺腔之前进行预混合,而可以通过各自专用的供气孔1013经由导入通道1018而进入均流槽1012并在均流槽1012中均匀化后通过出气槽1011提供到工艺腔内,不仅避免了由于预混产生的预反应所导致的浪费,也可避免由于预反应的副产物所造成的气路堵塞以及工艺气体供应不稳定问题。另外,均流槽1012在径向上无需直接与供气孔1013相连通,由此不仅可以提高进气环10的强度,且可以缩短各种工艺气体在均流槽1012内的留置时间,从而有利于进一步解决因工艺气体预反应所带来的不良影响。
此外,可以根据使用进气组件100的工艺腔的结构,可以方便地改变进气环10的个数,因此适用性好,并可以进行标准化设计。
进而,相邻两个进气环10之间可以通过连接件20方便地安装和拆卸,因此易于清洗和维护,且相比于卡扣结构而言进气组件100的结构更紧固,强度更高。
而且,与现有技术中相比,根据本发明上述实施例的进气环是在环体101的外周面上沿环体101的周向上形成出气槽1011,这不仅更易于加工,且可以使得提供到工艺腔内的气体的气流更均匀。
最后,使用根据本发明实施例的进气组件100,针对每层托盘的每种气体都具有专用的供气孔1013,因此可以方便独立地调节各层托盘之间的气体的流量和压力,从而有利于提高各层托盘间所处理的衬底片的均匀性。
在本发明的一些实施例中,环体101还可以设有沿环体101的周向均匀分布的多个通气孔1017,通气孔1017沿环体101的厚度方向延伸以使均流槽1012通过该多个通气孔1017与出气槽1011连通。如图3~图5所示,从供气孔1013流出的工艺气体流入与供气孔1013连通的均流槽1012,此后改变方向而由通气孔1017释放至出气槽1011,进而提供给各层托盘上的衬底。由此,相比于把气体直线导入工艺腔而言,改变气流方向更有利于提高气体均匀性和稳定性。
为了进一步提高各种工艺气体在工艺腔内沿周向上的均匀性,多个(本实施例中为3个)导入通道1018沿环体101的径向延伸且沿环体101的周向均匀分布。
可选地,均流槽1012邻近环体101的外周沿形成且供气孔1013邻近环体101的内周沿形成。由此,可以进一步缩短各种工艺气体在均流槽1012内的留置时间。
当供气孔1013沿环体101的周向均匀分布时,可以使工艺气体均匀性进一步提高。
此外,连接孔1015和冷却通孔1016在径向上可以位于均流槽1012与供气孔1013之间。
此外,连接孔1015可以为螺纹孔。有利地,连接孔1015包括第一连接孔1015a和第二连接孔1015b,其中第一连接孔1015a为沉头螺纹孔,且第一连接孔1015a和第二连接孔1015b沿环体101的周向交替分布。
相应地,在组装后的进气组件100中,在相邻两个进气环10中,其中一个进气环10的第一连接孔1015a与另一个进气环10的第二连接孔1015b对齐,且连接件20为螺栓。由此,可以简单地实现多个进气环10的逐层组装,并有利于实现进气组件的标准化。
需要说明的是,图1~图5中第一连接孔1015a为在形成进气环10的上表面上的沉头螺纹孔,此时,位于上面的进气环10的第一连接孔1015a与位于下面的进气环10的第二连接孔1015b对齐。但可以理解的是,第一连接孔1015a也可以是形成在形成进气环10的下表面上的沉头螺纹孔,此时,只要将位于下面的进气环10的第一连接孔1015a与位于上面的进气环10的第二连接孔1015b对齐,并从下下上通过连接件20(螺栓)将其连接即可。
此外,环体101还可以设有多个泄气孔1019,多个泄气孔1019分别与多个供气孔1013对应以分别将多个供气孔1013与环体101的中心孔连通。由此,各层进气环10之间可能残留的各种气体可以通过多个泄气孔1019迅速排出工艺腔。例如,泄气孔1019可以为形成在环体101的下表面上且沿径向延伸的凹槽。
此外,在环体101上设有冷却通孔1016的情况下,可选地,在环体101的上表面和下表面至少之一上(图5中为上表面上)绕每个冷却通孔1016分别设有用于容纳密封圈的密封槽1016A。相应地,在进气组件100中,在密封槽1016A内设有密封圈以对冷却通孔进行密封。由此,可以确保对冷却介质进行密封以防其泄漏至工艺腔中,密封圈密封方式方便拆除和清洗。
此外,多个供气管30的上端可以封闭。由此,可以避免由于工艺气体经由供气管30的上端溢出。
此外,进气组件100还可以包括设置在最上面的进气环的上表面上的上密封件(未图示)和设置在最下面的进气环的下表面上的下密封件(未图示)。
下面,描述根据本发明实施例的工艺腔装置。
根据本发明实施例的工艺腔装置包括:腔室本体,所述腔室本体内限定有工艺腔且所述腔室本体具有排气口;多个托盘,所述多个托盘沿上下方向间隔开布置在所述工艺腔内;和进气组件,所述进气组件可以为根据本发明上述任一实施例描述的进气组件100,进气组件100设置在所述工艺腔内且进气组件100的多个供气管30的下端延伸出所述工艺腔。工艺腔装置的其他部分的结构和功能对于本领域的普通技术人员是已知的,在此不再重复描述。
根据本发明实施例的化学气相沉积设备包括根据本发明实施例的工艺腔装置。
根据本发明实施例的工艺腔装置和化学气相沉积设备,可以显著提高工艺腔内的工艺气体的均匀性和稳定性。此外,工艺气体在导入工艺腔之前没有预混合,不仅避免了由于预混产生的预反应所导致的工艺气体的浪费也可避免由于预反应的副产物所造成的气路堵塞以及工艺气体供应不稳定问题。而且,可以分别控制各层气体的流量和压力,可以显著提高工艺腔内的工艺气体的均匀性和稳定性,由此提高衬底性能的均匀性和稳定性。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。