CN104894533B - 一种半导体设备控温喷淋装置的星形传热介质通道结构 - Google Patents

Abstract

一种半导体设备控温喷淋装置的星形传热介质通道结构，主要解决现有技术存在的传热介质通道所需空间受限、传热效率低及喷淋部件体积大等问题。它包括喷淋装置上端部件及喷淋孔板。其结构主要由深盲孔钻和通孔钻及焊接封堵形成。将进气部件同心地纤焊到喷淋孔板上端，在进气部件上端钻两个与星形传热介质通道相通作为传热介质的进出口，使星形传热介质通道形成密封回路。本发明采用对喷淋孔板进行若干深盲孔钻和通孔钻及焊接封堵的形式，在密集等边三角形阵列的喷淋小孔的间隙中形成一星形传热介质通道，避免复杂的摩擦焊、纤焊等多零件组合的方式形成传热介质通道。本发明结构简单，传热通道在整个喷淋装置的喷淋小孔均匀分布，多次折返，增大换热面积使传热效率增加，使喷淋装置主体厚度降低。

Description

一种半导体设备控温喷淋装置的星形传热介质通道结构

技术领域

本发明涉及一种半导体薄膜沉积设备采用的喷淋装置，在此喷淋装置中，通过设置在其内部的传热介质通道来实现喷淋装置的温度控制，满足反应气体在进入反应腔体前的温度可控或喷淋装置本体温度可控而进行薄膜沉积的工艺要求，属于半导体薄膜沉积应用及制造技术领域。

背景技术

现有的半导体薄膜沉积设备，在工艺过程中，往往需要反应气体在特定的温度场内通入腔体进行反应，或者，由于工艺过程中对晶圆或其他形式的薄膜载体进行加热的加热器温度高，热辐射作用在喷淋装置使喷淋装置的温度过高而接近甚至超过喷淋部件材料的熔点导致其变形失效，所以在喷淋装置内部设置传热介质通道作为冷却尤为重要。为达到目前对喷淋装置主体进行控温的工艺要求，人们提出了多种形式的通过向喷淋装置主体中通入传热介质进行对流传热形式的喷淋装置结构形式，但这些喷淋装置因下端多以等边三角形排布密集的喷淋小孔，限制了传热介质通道的空间，故多采用在其上方或在其上端的连接件上摩擦焊或埋设其他材料管路形成传热介质通道，来实现对喷淋装置的温度控制，又因喷淋小孔一侧与加热器最为接近，所以设置在喷淋装置上方连接件上的摩擦焊通道或埋设其他材料管路远离加热器，难保证传热效率。此外，喷淋装置主体往往会加载高频电压，例如在等离子增强型化学气相沉积设备中，所以不采用摩擦焊接来形成传热介质通道而采取喷淋组件内部埋设不同于喷淋组件材料的传热介质管路的方式则会影响喷淋组件主体的电性。

发明内容

本发明以解决上述问题为目的，主要解决现有喷淋组件结构中存在的喷淋小孔一侧，即最接近热源一侧因等边三角形密集排布喷淋小孔而限制了设置传热介质通道所需空间，导致传热介质通道只能在喷淋部件上方或喷淋部件上端连接件中设置所导致的传热效率低、喷淋部件体积大的问题及喷淋部件中不宜埋设其他材料的传热介质管路的问题。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：一种半导体设备控温喷淋装置的星形传热介质通道结构，所述星形传热介质通道结构由深盲孔钻及焊接封堵形成。它包括喷淋装置上端部件及喷淋孔板。所述的深盲孔钻在轴线方向上从喷淋孔板的边缘向中心方向随等边三角形阵列的喷淋小孔间隙程星形放射状设置，星形的深盲孔以靠近喷淋孔板中心处相交贯通及平行的方式交替形成，这时，所述的深盲孔每两个相交贯通，平行的每两个深盲孔的贯通采用与所述的相平行的两个深盲孔垂直的通孔贯穿，这样，在整个喷淋孔板的轴线方向上，等边三角形阵列的喷淋小孔位置与星形传热介质通道的位置一致，在喷淋孔板的上端或其上端的连接件上向星形的传热介质通道钻两个孔作为传热介质的进出口，封堵深盲孔钻的孔口处及与相平行的两个深盲孔垂直的通孔两端孔口，这样，在喷淋孔板轴向的等边三角形排布的喷淋小孔所在位置形成了与其位置一致传热介质回路，在向回路通入传热介质时传热介质在等边三角形阵列的喷淋小孔之间流动达到最大的传热效率。

具体结构：

从喷淋孔板边缘向中心方向，避开喷淋孔板等边三角形阵列的喷淋小孔加工深盲孔，所述的深盲孔由于喷淋小孔的等边三角形阵列特征而在接近喷淋孔板的中心处交替地相交相通和平行隔离，平行隔离的深盲孔采用与之垂直的通孔连通，注意，这些深盲孔及通孔均须避开喷淋小孔形成星形传热介质通道，利用与深盲孔径相等的柱体焊接封堵所有在喷淋孔板边缘因深盲孔钻和通孔钻产生的孔口，将星形传热介质通道封闭。将进气部件同心地纤焊到喷淋孔板上端，在进气部件上端钻两个与星形传热介质通道相通作为传热介质的进出口，使星形传热介质通道形成密封回路。

本发明的有益效果及特点

本发明采用对喷淋孔板进行若干深盲孔钻和通孔钻的形式，在密集等边三角形阵列的喷淋小孔的间隙中形成一星形传热介质通道，避免复杂的摩擦焊、纤焊等多零件组合的方式形成传热介质通道。本发明结构简单，传热通道在整个喷淋装置的喷淋小孔均匀分布，多次折返，增大换热面积使传热效率增加，使喷淋装置主体厚度降低。可在半导体薄膜沉积应用及制造技术领域中广泛应用。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的B-B剖视图。

图3是图1的A-A剖视图。

图4是图3的C-C剖视图。

具体实施方式

参照图3-图4，星形传热介质通道结构单个零件进行深盲孔钻、通孔钻及封堵构成，在喷淋孔板2的边缘向其中心方向避开等边三角形阵列的喷淋小孔3钻深盲孔A5，在喷淋孔板2的边缘向其中心方向避开等边三角形阵列的喷淋小孔3钻与深盲孔A5相交的深盲孔B6，由于喷淋小孔3的阵列方式是等边三角形阵列，所以深盲孔A5与深盲孔B6在喷淋孔板2中心处的夹角为60°。以深盲孔A5与深盲孔B6的相对位置相同的方法，开设深盲孔C7和深盲孔D10，深盲孔E11和深盲孔F13，深盲孔G14和深盲孔H16，深盲孔I17和深盲孔J19这5对深盲孔同样在喷淋孔板2的中心处成60°角相交。也由于喷淋小孔3的阵列方式是等边三角形阵列的原因，深盲孔B6和深盲孔C7、深盲孔D10和深盲孔E11，深盲孔F13和深盲孔G14，深盲孔H16和深盲孔I17这4对深盲孔相平行，采用在喷淋孔板2边缘开设通孔的方式将这4对相平行的深盲孔连通，钻垂直于深盲孔B6和深盲孔C7的通孔A8，将深盲孔B6和深盲孔C7连通，钻垂直于深盲孔D10和深盲孔E11的通孔B9，将深盲孔D10和深盲孔E11连通，钻垂直于深盲孔F13和深盲孔G14的通孔C12，将深盲孔F13和深盲孔G14连通，钻垂直于深盲孔H16和深盲孔I 17的通孔D15，将深盲孔H16和深盲孔I17连通。在喷淋孔板2的边缘开设通孔E21，使通孔E21与深盲孔A5垂直相通，开设通孔F18，使通孔F18与深盲孔J19垂直相通。注意，在喷淋孔板边缘开设的所述的通孔A8、通孔B9、通孔C12、通孔D15、通孔F18，通孔E21不能相交贯通。将22个柱形零件20，封堵所述的所有深盲孔和通孔的孔口，封闭所述深盲孔与通孔所形成的星形通道结构。

参照图1-图2，将喷淋装置上端部件1同心纤焊到喷淋孔板2上，在喷淋装置上端部件1开设孔E,使孔E与两端被2个柱形零件20所封堵的通孔21相通，在喷淋装置上端部件1开设孔D,使孔D与两端被2个柱形零件20所封堵的通孔F18相通，这样，气体从喷淋装置上端部件1的中心进气口F进入喷淋装置，并通过扩散挡板4充满喷淋装置内部经过喷淋小孔3流出喷淋装置的同时，向喷淋装置上端部件1的孔E持续通入传热介质，进入喷淋孔板2中的通孔与深盲孔，在所述通孔与深盲孔所形成的星形传热介质通道中多次折返流动，使传热介质在喷淋孔板2的整个盘面上均匀换热，实现了喷淋装置结构简单、体积小，温度可控的功能。

Claims (3)

1.一种半导体设备控温喷淋装置的星形传热介质通道结构，其特征在于：它包括喷淋装置上端部件及喷淋孔板，从喷淋孔板边缘向中心方向，避开喷淋孔板等边三角形阵列的喷淋小孔加工深盲孔，所述的深盲孔由于喷淋小孔的等边三角形阵列特征而在接近喷淋孔板的中心处交替地相交相通和平行隔离，平行隔离的深盲孔采用与之垂直的通孔连通，这些深盲孔及通孔均须避开喷淋小孔形成星形传热介质通道，利用外径与深盲孔孔径相等的柱体焊接封堵所有在喷淋孔板边缘因深盲孔钻和通孔钻产生的孔口，将星形传热介质通道封闭，将进气部件同心地纤焊到喷淋孔板上端，在进气部件上端钻两个与星形传热介质通道相通作为传热介质的进出口，使星形传热介质通道形成密封回路。

2.如权利要求1所述的一种半导体设备控温喷淋装置的星形传热介质通道结构，其特征在于：所述喷淋装置上端部件开设孔E,使孔E与两端被2个柱形零件所封堵的通孔相通，在喷淋装置上端部件开设孔D,使孔D与两端被2个柱形零件所封堵的通孔18相通。

3.如权利要求1所述的一种半导体设备控温喷淋装置的星形传热介质通道结构，其特征在于：在喷淋孔板的边缘向其中心方向避开等边三角形阵列的喷淋小孔钻深盲孔A，在喷淋孔板的边缘向其中心方向避开等边三角形阵列的喷淋小孔钻与深盲孔A相交的深盲孔B，上述深盲孔A与深盲孔B在喷淋孔板中心处的夹角为60°，以深盲孔A与深盲孔B的相对位置相同的方法，开设深盲孔C和深盲孔D，深盲孔E和深盲孔F，深盲孔G和深盲孔H，深盲孔I和深盲孔J这5对深盲孔同样在喷淋孔板的中心处成60°角相交，上述深盲孔B和深盲孔C、深盲孔D和深盲孔E，深盲孔F和深盲孔G，深盲孔H和深盲孔I这4对深盲孔相平行，采用在喷淋孔板边缘开设通孔的方式将这4对相平行的深盲孔连通，钻垂直于深盲孔B和深盲孔C的通孔A，将深盲孔B和深盲孔C连通，钻垂直于深盲孔D和深盲孔E的通孔B，将深盲孔D和深盲孔E连通，钻垂直于深盲孔F和深盲孔G的通孔C，将深盲孔F和深盲孔G连通，钻垂直于深盲孔H和深盲孔I的通孔D，将深盲孔H和深盲孔I连通，在喷淋孔板的边缘开设通孔E，使通孔E与深盲孔A垂直相通，开设通孔F，使通孔F与深盲孔J垂直相通，将柱形零件封堵上述的所有深盲孔和通孔的孔口，封闭所述深盲孔与通孔所形成的星形通道结构。