CN106929826B - 进气装置及半导体加工设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了进气装置及半导体加工设备，该进气装置在安装体和本体相接触的表面上，安装体和本体中的一个设置有用于在其内设置第一密封圈的环形凹部，另一个设置有环形凸部，环形凹部和环形凸部均设置在升降通道的内沿区域，环形凸部的靠近环形凹部的内径大小大于远离环形凹部的内径大小，环形凸部用于在环形凹部内将第一密封圈挤压在环形凸部的内周壁、环形凹部和升降针形成的空间内，第一密封圈同时受到朝向环形凹部的挤压力和朝向升降针的挤压力，和/或，在安装体和连通位置之间的升降通道的内壁上设置有环绕升降通道设置用于放置第二密封圈的环形通道，升降针的一端在环形通道所在位置和连通位置之间升降。该进气装置密封性好。
Description
技术领域
本发明属于半导体加工技术领域，具体涉及一种进气装置及半导体加工设备。
背景技术
化学气相沉积(CVD)技术生长外延层的原理是：在高温(一般为＞1100℃)的基片上输送硅的化合物(例如，SiHCl3、SiCl4、SiH2Cl2或SiH4等)，并利用氢(H2)在基片上进行还原反应析出硅，再控制主掺杂质源(例如，PH3、AsH3或B2H6)来控制生长的外延层的导电类型和电阻率，并且在生长一定厚度之后，通入一定浓度的HCl来去除承载基片的托盘上的硅。可以理解，在高温条件下腔室内通有易燃、易爆的H2、有剧毒的PH3、AsH3或B2H6等的掺杂气体以及HCL气体，若腔室发生气体泄漏轻则造成沉积的膜厚、电阻率等均匀性达不到要求，重则造成严重的经济损失、更可能造成现场人员身体危害、失明等。
图1为现有的进气装置的剖视图；请参阅图1，通常，进气装置10安装在腔室的顶壁上，进气装置10包括本体1、本体2、安装体3和多个升降针4，多个升降针4沿腔室的径向间隔且均匀设置，通过控制多个升降针4的升降来调节进入腔室不同位置的气流量，从而控制形成的外延层的厚度的均匀性。下面详细描述为何控制每个升降针4可控制其向腔室内输送的气流量，具体地，对应每个升降针4，本体1内设置有进气通道11，用于向腔室内输送工艺气体；本体2叠置在本体1上，安装体3叠置在本体2上，用于将升降针4安装在本体2上，且本体2和安装体3内设置有进气通道11相连通的升降通道12，升降针4可经由该升降通道12内升降，若升降针4下降至进气通道11内，可减小该进气通道11的通气孔径，从而减小通入腔室的气流量；若升降针4上升至升降通道12内，则可不对进气通道11的通气孔径产生影响，保证向腔室内以最大流量通入气体。
由于进气装置的密封性是保证腔室密封的关键，为此，在实际应用中，在安装体3与本体2相接触的表面上且在升降通道12的内沿区域设置有环绕升降通道12设置的密封圈5，通过安装体3压紧密封圈5，从而可密封安装体3和本体2之间的间隙，防止工艺气体在安装体3和本体2泄漏；并且，在本体1和本体2相接触的表面上设置有环绕进气通道11的密封圈6，用以密封本体1和本体2之间的间隙。
采用上述进气装置10发现以下问题：上述进气装置10仅依靠密封圈5自身的伸缩力抱紧升降针4来进行升降针4和密封圈5接触位置的密封，该密封性会随着升降针4反复升降动作后越来越差，加之密封圈5会被工艺气体腐蚀，在经过较短时间后需重新更换密封圈5，否则极容易发生泄漏。
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，提出了一种进气装置及半导体加工设备。
为解决上述问题之一，本发明提供了一种进气装置，包括本体、安装体和升降针，所述安装体用于将所述升降针安装在所述本体上，所述安装体和所述本体上分别设置有与所述升降针一一对应的升降通道，所述本体上还设置有与所述升降针一一对应的进气通道；所述进气通道和所述升降通道相连通；通过使所述升降针位于该连通位置，来改变所述进气通道在该连通位置处的通气截面积；在所述安装体和所述本体相接触的表面上，所述安装体和所述本体中的一个设置有环形凹部，另一个设置有环形凸部；所述环形凹部和所述环形凸部均设置在所述升降通道的内沿区域，所述环形凹部内设置有第一密封圈，所述环形凸部的靠近所述环形凹部的内径大小大于远离所述环形凹部的内径大小，所述环形凸部用于在所述环形凹部内将所述第一密封圈挤压在所述环形凸部的内周壁、所述环形凹部和所述升降针形成的空间内，以使所述第一密封圈同时受到朝向所述环形凹部的挤压力和朝向所述升降针的挤压力，和/或，在所述安装体和所述连通位置之间的所述升降通道的内壁上设置有环绕所述升降通道设置用于放置第二密封圈的环形通道，所述升降针的一端在所述环形通道所在位置和所述连通位置之间升降，所述第二密封圈用于密封所述升降针与所述升降通道内壁之间的间隙。
优选地，所述升降针的数量为至少两个，在设置有所述环形通道的情况下，所述进气装置在所述安装体和所述环形通道之间的所述升降通道的内壁上还设置有：连接所有的所述升降针对应的所述升降通道的检测通道；所述进气装置还包括：设置在所述检测通道内的检测器，用于检测所述检测通道内的工艺气体含量。
优选地，还包括：控制器和报警器；所述检测器，还用于将检测到的工艺气体含量发送至所述控制器；所述控制器，用于判断检测到的工艺气体含量是否大于预设值，若是，则控制所述报警器发出报警信号。
优选地，所述环形凸部的内周壁为锥面。
优选地，所述升降针的数量为至少两个；
优选地，所述本体包括第一本体和第二本体，所述第一本体安装在所述第二本体上，所述安装体安装在所述第一本体上；所述本体的升降通道设置在所述第一本体上，所述进气通道设置在所述第二本体上；所述第一本体上还设置有与工艺气源相连的第一通道；在所述第一本体和所述第二本体相接触的表面上形成第二通道和连接通道，所述连接通道用于将所有的所述升降针对应的所述进气通道相连通，所述第二通道用于将所述第一通道与所述连接通道连通。
优选地，所述第二密封圈为动密封圈。
优选地，所述环形凸部根据以下规律设置：所述环形凸部的最大内径与所需的朝向所述升降针的挤压力成反相关关系。
优选地，在所述第一本体和所述第二本体相接触的表面上还设置有：第三密封圈，用于密封二者之间的间隙。
本发明还提供一种半导体加工设备，包括腔室，所述腔室上安装有进气装置，所述进气装置采用本发明提供的上述进气装置。
具体地，所述半导体加工设备包括化学气相沉积设备。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的进气装置，由于环形凸部的靠近所述环形凹部的内径大小大于远离所述环形凹部的内径大小，因此，在环形凸部在环形凹部内将第一密封圈挤压在环形凸部的内周壁、环形凹部和升降针形成的空间时，第一密封圈同时受到朝向环形凹部的挤压力和朝向升降针的挤压力，这与现有技术相比，不仅可依靠第一密封圈自身的伸缩力抱紧升降针，而且还同时依靠该挤压力来抱紧升降针，可在很大程度上改善升降针和升降通道内壁间的密封性，从而可以提高进气装置的密封性和可靠性；和/或，在安装体和连通位置之间的升降通道的内壁上设置有环绕升降通道设置的用于放置第二密封圈的环形通道，第二密封圈用于密封升降针与升降通道内壁之间的间隙，升降针的一端在环形通道所在位置和连通位置之间升降，这样，可进一步保证改善升降针和升降通道的内壁之间的密封性，从而可以进一步提高进气装置的密封性和可靠性。
本发明提供的半导体加工设备，其通过采用本发明提供的进气装置，腔室的密封性好，从而设备的可靠性高。
附图说明
图1为现有的腔室的剖视图；
图2a为本发明实施例提供的进气装置的剖视图；
图2b为本发明实施例提供的进气装置的俯视图；
图2c为图2a中区域I的放大示意图；
图3为图2a中区域I中未设置第一密封圈的结构示意图；
图4a为图2a中F1较大情况下的结构示意图；
图4b为图2a中F1较小情况下的结构示意图；
图5为图2a中检测通道的示意图。
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装置及半导体加工设备进行详细描述。
实施例1
图2a为本发明实施例提供的进气装置的剖视图；图2b为本发明实施例提供的进气装置的俯视图；图2c为图2a中区域I的放大示意图；请一并参阅图2a、图2b和图2c，本发明实施例提供的进气装置，包括本体30、安装体40和至少两个升降针50。其中，安装体40用于将升降针50安装在本体30上，安装体40和本体30上分别设置与升降针50一一对应的升降通道，升降针50可在该升降通道内升降。
本体30上还设置有与升降针50一一对应的进气通道3021，进气通道3021和升降通道相连通；通过使升降针50位于进气通道3021和升降通道的连通位置处，可减小该进气通道3021在连通位置处的通气截面积，从而调节升降针50对应的进气通道3021向腔室内输送的气流量。
在本实施例中，优选地，本体30包括第一本体301和第二本体302；第一本体301安装在第二本体302上，安装体40安装在第一本体301上；本体30的升降通道设置在第一本体301上，进气通道3021设置在第二本体302上，升降通道和与其相连通的部分进气通道3021的轴线在同一直线上，如图2a所示；第一本体301上还设置有与工艺气源相连的第一通道3011，具体地，第一通道3011和升降通道的轴线平行；在第一本体301和第二本体302相接触的表面上形成第二通道33和连接通道34，连接通道34用于将所有的升降针50对应的进气通道3021相连通，第二通道33用于将第一通道3011与连接通道34连通；这样，可实现工艺气源提供的气体同时向所有的升降针50对应的进气通道3021输送工艺气体。可以理解，本实施例中，采用上述分体式结构的本体30，这样便于本体30的加工。
在本实施例中，本体30、安装体40和升降针50均采用不锈钢材料制成，三者中相互安装的两个可以但不限于采用螺纹方式固定。
在安装体40和本体30(具体为，第一本体301)相接触的表面上，安装体40和本体30中一个设置有环形凹部60，另一个设置有环形凸部401，环形凹部60和环形凸部401均设置在升降通道的内沿区域；环形凹部60内设置有第一密封圈61，环形凸部401靠近环形凹部60的内径大小大于远离环形凹部60的内径大小，环形凸部401用于在环形凹部60内将第一密封圈61挤压在环形凸部401的内周壁4011、环形凹部60和升降针50形成的空间内，以使第一密封圈61同时受到朝向环形凹部60的挤压力和朝向升降针50的挤压力，如图2c所示，该内周壁4011朝向环形凹部60倾斜，环形凸部401通过内周壁4011向第一密封圈61施加的挤压力F可分解为朝向环形凹部60的挤压力F1和朝向升降针50的挤压力F2，这与现有技术相比，不仅可依靠第一密封圈61自身的伸缩力抱紧升降针50(即，挤压力F1产生的第一密封圈61自身的伸缩力)，而且还同时依靠朝向升降针50的挤压力F2来抱紧升降针50，可在很大程度上改善升降针50和升降通道内壁间的密封性，从而可以提高进气装置的密封性和可靠性。
在本实施例中，优选地，如图2c所示，环形凸部401的内周壁4011为锥面，也即，内周壁的表面为平整的表面，这样，不仅结构简单，加工容易。当然，在实际用于中，本发明并不局限于此，该内周壁4011表面还可以为向第一密封圈61凸出的具有一定弧度的表面，如图3所示，只要能够向第一密封圈61同时受到上述挤压力F1和F2即可。
在实际应用中，环形凸部401的最大内径与挤压力F2的大小有关。具体地，在本实施例中，如图4a和图4b所示，图4a中环形凸部401的最大内径D较大，此时，锥面的面积较大，该锥面、环形凹部60和升降针50形成的空间较大，第一密封圈61受到的挤压力F较小，挤压力F2较小；图4b中环形凸部401的最大内径D较小，此时，锥面的面积较小，该锥面、环形凹部60和升降针50形成的空间较小，第一密封圈61受到的挤压力F较大，从而挤压力F2较大。因此，可根据环形凸部401的最大内径与挤压力F2成反相关关系来设置环形凸部401的最大内径。
另外，在本实施例中，在安装体40和连通位置之间的升降通道的内壁上设置有环绕升降通道设置用于放置第二密封圈70的环形通道，，升降针50的一端(如图2a中升降针50的下端)在环形通道所在位置和连通位置之间升降，第二密封圈70用于密封升降针50与升降通道内壁之间的间隙，这样，可进一步保证改善升降针50和升降通道的内壁之间的密封性，从而可以进一步提高进气装置的密封性和可靠性。
优选地，第二密封圈70为动密封圈，这样，在升降针50升降的过程中二者发生滚动，由于滚动摩擦力小于静摩擦力，因此，相对第二密封圈70为静密封圈而言，第二密封圈70采用动密封圈不仅更易于升降针50升降，而且还可提高第二密封圈70的使用寿命。
优选地，如图5所示，进气装置在安装体40和环形通道之间的升降通道的内壁上还设置有：连接所有的升降针50对应的升降通道的检测通道32；进气装置还包括：设置在检测通道32内的检测器(图中未示出)，用于检测检测通道32内的工艺气体含量，以便于实时监测工艺气体泄漏量。
进一步优选地，进气装置还包括：控制器(图中未示出)和报警器(图中未示出)；检测器，还用于将检测到的工艺气体含量发送至控制器；控制器，用于判断检测到的工艺气体含量是否大于预设值，若是，则控制报警器发出报警信号，报警信号包括但不限于语音信号和显示信号，这样，便于告知操作人员需替换动密封圈70。
优选地，在第一本体301和第二本体302相接触的表面上还设置有：第三密封圈80，用于密封二者之间的间隙，从而进一步提高进气装置的密封性。
需要说明的是，尽管在本实施例中，环形凹部60设置在第一本体301上，而环形凸部401设置在安装体40上；但是，本发明并不局限于此，在实际应用中，还可以环形凸部401设置在第一本体301上，而环形凹部60设置在安装体40上。
实施例2
本发明实施例还提供一种半导体加工设备，包括腔室，腔室上安装有进气装置，进气装置采用本发明上述实施例1提供的进气装置。
具体地，半导体加工设备包括化学气相沉积设备。
本实施例提供的半导体加工设备，其通过采用本发明实施例提供的上述进气装置，腔室的密封性好，从而设备的可靠性高。
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 (11)
1.一种进气装置，包括本体、安装体和升降针，所述安装体用于将所述升降针安装在所述本体上，所述安装体和所述本体上分别设置有与所述升降针一一对应的升降通道，所述本体上还设置有与所述升降针一一对应的进气通道；所述进气通道和所述升降通道相连通；通过使所述升降针位于连通位置，来改变所述进气通道在该连通位置处的通气截面积；其特征在于，在所述安装体和所述本体相接触的表面上，所述安装体和所述本体中的一个设置有环形凹部，另一个设置有环形凸部；所述环形凹部和所述环形凸部均设置在所述升降通道的内沿区域，所述环形凹部内设置有第一密封圈，所述环形凸部的靠近所述环形凹部的内径大小大于远离所述环形凹部的内径大小，所述环形凸部用于在所述环形凹部内将所述第一密封圈挤压在所述环形凸部的内周壁、所述环形凹部和所述升降针形成的空间内，以使所述第一密封圈同时受到朝向所述环形凹部的挤压力和朝向所述升降针的挤压力。
2.根据权利要求1所述的进气装置，其特征在于，在所述安装体和所述连通位置之间的所述升降通道的内壁上设置有环绕所述升降通道设置用于放置第二密封圈的环形通道，所述升降针的一端在所述环形通道所在位置和所述连通位置之间升降，所述第二密封圈用于密封所述升降针与所述升降通道内壁之间的间隙。
3.根据权利要求1或2所述的进气装置，其特征在于，所述升降针的数量为至少两个，在设置有所述环形通道的情况下，所述进气装置在所述安装体和所述环形通道之间的所述升降通道的内壁上还设置有：连接所有的所述升降针对应的所述升降通道的检测通道；
所述进气装置还包括：设置在所述检测通道内的检测器，用于检测所述检测通道内的工艺气体含量。
4.根据权利要求3所述的进气装置，其特征在于，还包括：控制器和报警器；
所述检测器，还用于将检测到的工艺气体含量发送至所述控制器；
所述控制器，用于判断检测到的工艺气体含量是否大于预设值，若是，则控制所述报警器发出报警信号。
5.根据权利要求1所述的进气装置，其特征在于，所述环形凸部的内周壁为锥面。
6.根据权利要求1或2所述的进气装置，其特征在于，所述升降针的数量为至少两个；
所述本体包括第一本体和第二本体，所述第一本体安装在所述第二本体上，所述安装体安装在所述第一本体上；
所述本体的升降通道设置在所述第一本体上，所述进气通道设置在所述第二本体上；
所述第一本体上还设置有与工艺气源相连的第一通道；
在所述第一本体和所述第二本体相接触的表面上形成第二通道和连接通道，所述连接通道用于将所有的所述升降针对应的所述进气通道相连通，所述第二通道用于将所述第一通道与所述连接通道连通。
7.根据权利要求2所述的进气装置，其特征在于，所述第二密封圈为动密封圈。
8.根据权利要求5所述的进气装置，其特征在于，所述环形凸部根据以下规律设置：所述环形凸部的最大内径与所需的朝向所述升降针的挤压力成反相关关系。
9.根据权利要求6所述的进气装置，其特征在于，在所述第一本体和所述第二本体相接触的表面上还设置有：第三密封圈，用于密封二者之间的间隙。
10.一种半导体加工设备，包括腔室，所述腔室上安装有进气装置，其特征在于，所述进气装置采用权利要求1-9任意一项所述的进气装置。
11.根据权利要求10所述的半导体加工设备，其特征在于，所述半导体加工设备包括化学气相沉积设备。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 100176 No. 8 Wenchang Avenue, Beijing economic and Technological Development Zone Applicant after: Beijing North China microelectronics equipment Co Ltd Address before: 100176 Beijing economic and Technological Development Zone, Wenchang Road, No. 8, No. Applicant before: Beifang Microelectronic Base Equipment Proces Research Center Co., Ltd., Beijing |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |