CN106601580B - 进气机构及反应腔室 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种进气机构及反应腔室，包括喷嘴、楔形件、上密封组件和下密封组件，其中，喷嘴安装在腔室盖板的安装孔内，该喷嘴的外周壁下部环绕设置有第一楔形部，且在安装孔靠近腔室盖板的上表面处形成有第二楔形部。楔形件分别与第一楔形部和第二楔形部相配合，以将喷嘴固定在安装孔内，且在发生热变形时仅产生横向和向下的应力。上密封组件用于对喷嘴的顶端开口进行密封。下密封组件用于对喷嘴与腔室盖板之间的间隙进行密封。本发明提供的进气机构，其可以避免高温环境下喷嘴相对于反应腔室的密封失效、松动等的问题。

Description

进气机构及反应腔室

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体地，涉及一种进气机构及反应腔室。

背景技术

在等离子体刻蚀(ETCH)、物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)等的工艺中，通常需要设置进气机构，用于向反应腔室内输送工艺气体。

图1为现有的一种进气机构的剖视图。如图1所示，进气机构包括喷嘴5、固定件4和压紧件2。其中，喷嘴5采用陶瓷材料制作，其安装在腔室盖板7上，用于向反应腔室内输送工艺气体。并且，在喷嘴5与腔室盖板7之间设置有密封圈6，用以对二者之间的间隙进行密封。固定件4采用树脂材料制作，其套设在喷嘴5的外部，且在固定件4的下部设置有三个钩爪，各个钩爪钩挂在腔室盖板7的环槽中。同时，压紧件2通过螺钉3与固定件4连接，由于固定件4的钩爪对腔室盖板7产生向上的拉力，该拉力通过压紧件2转换为施加在喷嘴5上的向下的压力，从而实现将喷嘴5固定在腔室盖板7上，同时保证了密封圈6具有足够的压缩量，确保喷嘴5与腔室盖板7的密封。此外，在压紧件2与喷嘴5之间还设置有密封圈1，用以对二者之间的间隙进行密封。

上述进气机构在实际应用中不可避免地存在以下问题：

由于固定件4采用树脂材料制作，该材料的热线性膨胀系数较大(大于等于10^-5量级)，在高温环境下，固定件4会因热膨胀而伸长，且伸长量可达到毫米量级，这不仅使得密封圈6的压缩量减少，甚至完全没有压缩量，导致密封失效，而且可能会造成喷嘴5的松动，甚至无法被固定。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种进气机构及反应腔室，其可以避免高温环境下喷嘴相对于反应腔室的密封失效、松动等的问题。

为实现本发明的目的而提供一种进气机构，包括喷嘴，所述喷嘴安装在腔室盖板的安装孔内，所述喷嘴的外周壁下部环绕设置有第一楔形部，且在所述安装孔靠近所述腔室盖板的上表面处形成有第二楔形部；所述进气机构还包括：楔形件，分别与所述第一楔形部和第二楔形部相配合，以将所述喷嘴固定在所述安装孔内，且在发生热变形时仅产生横向和向下的应力；上密封组件，用于对所述喷嘴的顶端开口进行密封；下密封组件，用于对所述喷嘴与所述腔室盖板之间的间隙进行密封。

优选的，所述楔形件采用整体式结构，且为环体。

优选的，所述楔形件采用由多个楔形块组成的分体式结构；所述多个楔形块沿所述喷嘴的外周壁均匀分布。

优选的，所述喷嘴的外周壁上部具有环形凹槽；所述上密封组件包括：压紧件，设置在所述喷嘴的顶端端面上，且在所述压紧件与所述喷嘴的顶端端面之间设置有第一密封件，用以对二者之间的间隙进行密封；连接件，具有拉紧部和连接部，其中，所述拉紧部位于所述环形凹槽中；所述连接部分别与所述拉紧部和所述压紧件连接。

优选的，所述连接部与所述压紧件采用螺钉固定连接。

优选的，在所述安装孔靠近所述腔室盖板的下表面处形成有环形凸部，用以支撑所述第一楔形部；所述下密封组件包括第二密封件，所述第二密封件设置在所述环形凸部的上表面与所述第一楔形部的下表面之间，用以对二者之间的间隙进行密封。

优选的，所述下密封组件还包括支撑环，所述支撑环设置在所述环形凸部的上表面与所述第一楔形部的下表面之间，用以在二者之间形成预设间隙，所述第二密封件位于所述预设间隙内。

优选的，所述楔形件与所述腔室盖板采用螺钉固定连接。

9.根据权利要求1所述的进气机构，其特征在于，所述楔形件采用树脂材料或者金属氧化物材料制作。

作为另一个技术方案，本发明还提供一种反应腔室，包括腔室盖板和安装在所述腔室盖板上的进气机构，所述进气机构用于向所述反应腔室内输送工艺气体，所述进气机构采用本发明提供的上述进气机构。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的进气机构，其通过在喷嘴的外周壁下部环绕设置有第一楔形部，且在腔室盖板的安装孔靠近该腔室盖板的上表面处形成有第二楔形部，并利用楔形件分别与第一楔形部和第二楔形部相配合，可以将喷嘴固定在该安装孔内，且该楔形件在高温环境下发生热变形时仅产生横向和向下的应力，该应力不仅有助于喷嘴的固定，而且有助于下密封组件的密封效果，从而不仅可以保证腔室盖板与喷嘴的位置固定与密封，而且可以使二者的相对位置关系不再受高温环境影响。

本发明提供的反应腔室，其通过采用本发明提供的上述进气机构，不仅可以保证腔室盖板与喷嘴的位置固定与密封，而且可以使二者的相对位置关系不再受高温环境影响。

附图说明

图1为现有的一种进气机构的剖视图；

图2为本发明实施例提供的进气机构的剖视图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的进气机构及反应腔室进行详细描述。

图2为本发明实施例提供的进气机构的剖视图。如图2所示，进气机构用于自反应腔室的顶部向反应腔室内输送气体。该进气机构包括喷嘴16、楔形件12、上密封组件及下密封组件。其中，喷嘴16安装在腔室盖板11的安装孔21内，该喷嘴16的下端穿过该安装孔21，以使其气路161的出气端与反应腔室的内部相连通。而且，在喷嘴16的外周壁下部环绕设置有第一楔形部162。该第一楔形部162的具体结构为在喷嘴16的外周壁上形成的凸部，该凸部的上表面163为倾斜环面，该倾斜环面相对于喷嘴16的轴线倾斜，且外径由上而下依次增大，换言之，该倾斜环面在喷嘴16的外周壁上形成了一个朝向斜上方的坡面。

在安装孔21靠近腔室盖板11的上表面处形成有第二楔形部211，该第二楔形部211的具体结构为在安装孔21的上端面上形成的环形凹槽，该环形凹槽的侧面212相对于喷嘴16的轴线倾斜，且外径由上而下依次减小，换言之，环形凹槽的侧面212为一个朝向斜上方的坡面，且该坡面与第一楔形部162的坡面相对。当将喷嘴16安装在安装孔21内时，环形凹槽的侧面212与第一楔形部162的上表面163形成一个环形凹槽，且该环形凹槽的底部宽度最小，且越靠近顶部宽度越大。

楔形件12分别与第一楔形部162和第二楔形部211相配合，以将喷嘴16固定在安装孔21内，且在发生热变形时仅产生横向和向下的应力，并且楔形件12与腔室盖板11采用螺钉13固定连接。在本实施例中，楔形件12采用整体式结构，且为环体，并且该环体的内环面121和外环面122均为相对于喷嘴16的轴线倾斜的两个斜面，其中，内环面121与第一楔形部162的上表面163相配合；外环面122与第二楔形部211的侧面212相配合，这样，楔形件12向喷嘴16施加的压力的方向为分别垂直于第一楔形部162的上表面163和第二楔形部211的侧面212的方向，该方向的压力可以被分解为横向和向下的两个分力，从而在高温环境下，即使楔形件12发生热变形，该变形产生的应力会被分解为横向和向下的两个分力，仍然会压紧喷嘴16，同时保证下密封组件的密封效果，进而不仅可以保证腔室盖板11与喷嘴16的位置固定与密封，而且可以使二者的相对位置关系不再受高温环境影响。由于无需考虑楔形件12的受热变形的问题，因此其可以采用树脂材料或者金属氧化物材料制作。

另外，可以根据所需的压紧喷嘴16的压力大小，来设计楔形件12的内环面121和外环面122各自的倾斜角度，即，第一楔形部162的上表面163和第二楔形部211的侧面212各自的倾斜角度，且该倾斜角度应保证楔形件12产生的压应力低于其材料的抗拉强度极限即可。

在本实施例中，第一楔形部162的下表面164为水平环面，该水平环面与喷嘴16的轴线相互垂直。此外，在安装孔21靠近腔室盖板11的下表面处形成有环形凸部213，用于支撑第一楔形部162，即，限定了喷嘴16在安装孔21的轴向上的位置。而且，下密封组件包括第二密封件15和支撑环14。其中，第二密封件15为密封圈，其设置在环形凸部213的上表面与第一楔形部162的下表面(即水平环面)之间，用以对二者之间的间隙进行密封，从而实现了喷嘴16与腔室盖板11之间的密封。支撑环14同样设置在环形凸部213的上表面与第一楔形部162的下表面之间，用以在二者之间形成预设间隙，第二密封件15位于该预设间隙内。支撑环14环绕在第二密封件15的周围，以限定第二密封件15的位置。另外，借助支撑环14，还可以限定第二密封件15的变形量，防止因喷嘴16过分挤压造成第二密封件15损坏。

在本实施例中，喷嘴16的外周壁上部具有环形凹槽165。而且，上密封组件用于对气路161的进气端(位于喷嘴16顶端)进行密封，该上密封组件包括压紧件20和连接件17。其中，压紧件20设置在喷嘴16的顶端端面上，且在该顶端端面上设置有与气路161相连通的通孔201，该通孔201与气源的管路密封连接。并且，在压紧件20与喷嘴16的顶端端面之间设置有第一密封件19，用以对二者之间的间隙进行密封，从而实现气路161的密封。连接件17具有拉紧部172和连接部171，其中，拉紧部172位于环形凹槽165中；连接部171分别与拉紧部172和压紧件20连接，在压紧件20和连接件17的相互作用下，可以使压紧件20与喷嘴16产生相互靠近彼此的作用力，从而实现二者的固定连接，保证了上密封组件的密封效果。

在本实施例中，连接部171与压紧件20采用螺钉18固定连接，并且优选的，在连接部171与压紧件20之间设置有竖直间隙，以在旋紧螺钉18时，可以允许压紧件20产生一定的弯曲变形。

需要说明的是，在本实施例中，楔形件12采用整体式结构的环体，但是本发明并不局限于此，在实际应用中，楔形件也可以采用由多个楔形块组成的分体式结构，多个楔形块沿喷嘴的外周壁均匀分布。

还需要说明的是，在实际应用中，上密封组件还可以采用其他任意结构，只要能够对喷嘴的顶端开口进行密封即可。下密封组件也可以采用其他任意结构，只要能够对喷嘴与腔室盖板之间的间隙进行密封即可。

还需要说明的是，在实际应用中，楔形件的结构并不局限于本实施例所采用的结构，只要楔形件的结构能够满足实现使楔形件在高温环境下发生热变形时仅产生横向和向下的应力即可。

本发明实施例提供的进气机构，其通过在喷嘴的外周壁下部环绕设置有第一楔形部，且在腔室盖板的安装孔靠近该腔室盖板的上表面处形成有第二楔形部，并利用楔形件分别与第一楔形部和第二楔形部相配合，可以将喷嘴固定在该安装孔内，且该楔形件在高温环境下发生热变形时仅产生横向和向下的应力，该应力不仅有助于喷嘴的固定，而且有助于下密封组件的密封效果，从而不仅可以保证腔室盖板与喷嘴的位置固定与密封，而且可以使二者的相对位置关系不再受高温环境影响。

作为另一个技术方案，本发明实施例还提供一种反应腔室，包括腔室盖板和安装在腔室盖板上的进气机构，该进气机构采用了本发明实施例提供的上述进气机构。

本发明实施例提供的反应腔室，其通过采用本发明实施例提供的上述进气机构，不仅可以保证腔室盖板与喷嘴的位置固定与密封，而且可以使二者的相对位置关系不再受高温环境影响。

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，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，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。

Claims (10)

1.一种进气机构，包括喷嘴，所述喷嘴安装在腔室盖板的安装孔内，其特征在于，所述喷嘴的外周壁下部环绕设置有第一楔形部，且在所述安装孔靠近所述腔室盖板的上表面处形成有第二楔形部；

所述进气机构还包括：

楔形件，分别与所述第一楔形部和第二楔形部相配合，以将所述喷嘴固定在所述安装孔内，且在发生热变形时仅产生横向和向下的应力；

上密封组件，用于对所述喷嘴的顶端开口进行密封；

下密封组件，用于对所述喷嘴与所述腔室盖板之间的间隙进行密封。

2.根据权利要求1所述的进气机构，其特征在于，所述楔形件采用整体式结构，且为环体。

3.根据权利要求1所述的进气机构，其特征在于，所述楔形件采用由多个楔形块组成的分体式结构；所述多个楔形块沿所述喷嘴的外周壁均匀分布。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的进气机构，其特征在于，所述喷嘴的外周壁上部具有环形凹槽；

所述上密封组件包括：

压紧件，设置在所述喷嘴的顶端端面上，且在所述压紧件与所述喷嘴的顶端端面之间设置有第一密封件，用以对二者之间的间隙进行密封；

连接件，具有拉紧部和连接部，其中，所述拉紧部位于所述环形凹槽中；所述连接部分别与所述拉紧部和所述压紧件连接。

5.根据权利要求4所述的进气机构，其特征在于，所述连接部与所述压紧件采用螺钉固定连接。

6.根据权利要求1-3任意一项所述的进气机构，其特征在于，在所述安装孔靠近所述腔室盖板的下表面处形成有环形凸部，用以支撑所述第一楔形部；

所述下密封组件包括第二密封件，所述第二密封件设置在所述环形凸部的上表面与所述第一楔形部的下表面之间，用以对二者之间的间隙进行密封。

7.根据权利要求6所述的进气机构，其特征在于，所述下密封组件还包括支撑环，所述支撑环设置在所述环形凸部的上表面与所述第一楔形部的下表面之间，用以在二者之间形成预设间隙，所述第二密封件位于所述预设间隙内。

8.根据权利要求1所述的进气机构，其特征在于，所述楔形件与所述腔室盖板采用螺钉固定连接。

9.根据权利要求1所述的进气机构，其特征在于，所述楔形件采用树脂材料或者金属氧化物材料制作。

10.一种反应腔室，包括腔室盖板和安装在所述腔室盖板上的进气机构，所述进气机构用于向所述反应腔室内输送工艺气体，其特征在于，所述进气机构采用权利要求1-9任意一项所述的进气机构。