CN110556309B - 反应腔室 - Google Patents

Abstract

本发明提供的反应腔室，包括：腔体，在所述腔体中设置有通孔；进气管，通过所述通孔延伸至所述腔体内；第一限位结构，设置在所述腔体的内侧；第二限位结构，设置在所述进气管上，且与所述第一限位结构相配合，以限制所述进气管的轴向旋转和径向平移；第三限位结构，与所述腔体连接，且与所述第二限位结构相配合，以限制所述进气管的径向旋转和轴向平移。本发明提供的反应腔室，其可以使进气管的固定稳定，从而可以提高反应气体在反应腔室内分布的均匀性，且不易破坏进气管。

Description

反应腔室

技术领域

本发明涉及半导体热处理设备技术领域，具体地，涉及一种反应腔室。

背景技术

目前，半导体热处理设备是集成电路制造的重要工艺设备，主要包括反应腔室及进气管，反应气体通过进气管进入反应腔室内，并与待加工的半导体零件反应，从而对待加工的半导体零件进行热处理加工。其中，进气管的出口位置将直接影响反应气体在反应腔室内的分布，而反应气体在反应腔室内分布的均匀性，会影响半导体热处理的工艺性能，又由于反应腔室内温度较高，并且金属元素会对待加工的半导体零件性能有极大影响，所以进气管一般选择石英材料，而石英材料易碎，加工难度大，不像金属材料可以加工较多异形件，导致石英进气管的固定难度较大，容易造成进气管因倾倒而改变反应气体进入反应腔室中的位置，从而造成反应气体在反应腔室中的分布不均匀，甚至还造成进气管与反应腔室内其它部件的磕碰或摩擦产生颗粒对待加工的半导体零件污染，所以进气管固定的稳定性是保证半导体零件性能的重要因素。

如图1所示，在现有的半导体热处理装置中，进气导管1包括水平部分与竖直部分，其中，竖直部分位于反应腔室内，水平部分的一端与竖直部分连接，另一端穿过腔室壁2，并向外延伸。反应气体依次通过水平部分与竖直部分进入反应腔室内。并且，在反应腔室内，且位于竖直部分的下方还设置有支架3，该支架3具有螺纹孔3，并在该螺纹孔3中安装有螺栓4，该螺栓4的上端与水平部分抵接，以起到支撑固定进气导管1的作用，并可以通过旋转螺栓4来调整进气导管1的位置。

但是，由于螺栓4的上端与进气导管1的水平部分接触面积较小，这可能会造成进气导管1相对于螺栓4发生倾斜滑动，导致进气导管1的出口位置发生变化，从而影响反应气体在反应腔室中的分布，并且在使用螺栓4对进气导管1进行调整或者进气导管1发生倾斜滑动时，进气导管1的水平部分与螺栓4接触处容易发生破碎，造成进气导管1的损坏，而且反应腔室内温度较高，容易出现螺纹卡死或者松动影响螺栓4对进气导管1的正常调整功能，导致效率下降成本增加。

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，提出了一种反应腔室，其可以使进气管的固定稳定，从而可以提高反应气体在反应腔室内分布的均匀性，且不易破坏进气管。

为实现本发明的目的而提供一种反应腔室，包括：

腔体，在所述腔体中设置有通孔；

进气管，通过所述通孔延伸至所述腔体内；

第一限位结构，设置在所述腔体的内侧；

第二限位结构，设置在所述进气管上，且与所述第一限位结构相配合，以限制所述进气管的轴向旋转和径向平移；

第三限位结构，与所述腔体连接，且与所述第二限位结构相配合，以限制所述进气管的径向旋转和轴向平移。

优选的，所述第一限位结构为设置在所述腔体的内壁上的第一凹槽，所述第二限位结构为凸块，所述凸块设置在所述进气管的外周壁上，且位于所述第一凹槽中，并且所述凸块的形状和尺寸与所述第一凹槽的形状和尺寸相适配；

所述第一凹槽的形状满足：限制所述凸块旋转。

优选的，所述第三限位结构包括内固定板，所述内固定板设置在所述腔体的内壁上，且将所述凸块限制在所述第一凹槽中；并且，在所述内固定板中设置有第二凹槽，所述第二凹槽套置在所述进气管上，且能够限制所述进气管旋转。

优选的，所述凸块在垂直于所述腔体的内壁的方向上的厚度等于所述第一凹槽在垂直于所述腔体的内壁的方向上的深度。

优选的，所述进气管为多个，所述通孔为多个，且沿所述腔体的周向间隔设置，各个所述进气管一一对应地通过各个所述通孔延伸至所述腔体内；

所述第一凹槽的数量与所述进气管的数量一致，且各个所述进气管上的凸块一一对应地位于各个所述第一凹槽中；

在所述内固定板中设置有多个所述第二凹槽，各个所述第二凹槽一一对应地套置在各个所述进气管上。

优选的，所述反应腔室还包括位于所述腔体外侧的第四限位结构，所述第四限位结构设置在所述进气管位于所述腔体外侧的部分，用于限制该部分的旋转和平移。

优选的，在每个所述进气管的位于所述腔体的外侧的外周壁上相对设置有两个第三凹槽，所述第四限位结构包括底板和外固定板，其中，

在所述外固定板中设置有第四凹槽，所述第四凹槽与两个所述第三凹槽相互嵌套；

所述底板固定在所述外固定板上，且封闭所述第四凹槽的开口。

优选的，所述进气管为多个，所述通孔为多个，且沿所述腔体的周向间隔设置，各个所述进气管一一对应地通过各个所述通孔延伸至所述腔体内；

在所述外固定板中设置有多个所述第四凹槽，各个所述第四凹槽一一对应地与各个所述进气管的两个所述第三凹槽相互嵌套；所述底板封闭各个所述第四凹槽的开口。

优选的，所述进气管包括第一管部和第二管部，其中，

所述第一管部位于所述腔体的内侧，且与所述通孔的轴向相互垂直；

所述第二管部与所述通孔的轴向相互平行，且所述第二管部穿过所述通孔，并且所述第二管部的外径大于所述第一管部的外径，且所述第二管部通过变径管部与所述第一管部连接；所述变径管部的外径自所述第二管部向所述第一管部逐渐减小。

优选的，所述反应腔室还包括气源管路，所述气源管路包括连接口，所述进气管靠近进气端的部分位于所述连接口中，且在所述进气管的外周壁与所述连接口之间设置有第一密封圈；并且，在所述进气管的外周壁与所述通孔之间设置有第二密封圈，且所述第一密封圈与所述第二密封圈的在所述进气管的周向上的压缩变形方向相反。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的反应腔室，其借助设置在进气管上的第二限位结构，与设置在第一限位结构相配合，限制进气管的轴向旋转和径向平移；同时，借助与腔体连接的第三限位结构与第二限位结构相配合，限制进气管的径向旋转和轴向平移。这样，可以更稳定地固定进气管，从而可以避免进气管的出气口发生改变，进而可以提高反应气体在反应腔室内分布的均匀性，同时还可以避免破坏进气管。

附图说明

图1为现有技术中进气管在反应腔室中的固定结构；

图2为本发明实施例提供的反应腔室的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的反应腔室的仰视的结构示意图；

图4为本发明实施例采用的进气管的结构示意图；

图5为本发明实施例采用的内固定板的结构示意图；

图6为本发明实施例采用的外固定板的结构示意图；

图7为本发明实施例采用的进气管与气源管路和腔体连接的示意图。

附图标记说明：

1-进气导管；2-反应腔室壁；3-螺纹孔；4-螺栓；5-腔体；51-通孔；52-第一凹槽；53-内固定板；531-第二凹槽；54-第二密封圈；6-进气管；61-凸块；62-第三凹槽；63-第一管部；64-第二管部；65-变径管部；71-底板；72-外固定板；721-第四凹槽；8-第一密封圈。

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反应腔室进行详细描述。

如图2-图7所示，本发明提供了一种反应腔室，其包括：腔体5、进气管6、第一限位结构、第二限位结构和第三限位结构。其中，在腔体5中设置有通孔51。进气管6通过该通孔51延伸至腔体5内。第一限位结构设置在腔体5的内侧；第二限位结构设置在进气管6上，且与第一限位结构相配合，以限制进气管6的轴向旋转和径向平移；第三限位结构与腔体5连接，且与第二限位结构相配合，以限制进气管6的径向旋转和轴向平移。

借助上述第一限位结构、第二限位结构和第三限位结构，可以更稳定地固定进气管6，从而可以避免进气管6的出气口发生改变，进而可以提高反应气体在反应腔室内分布的均匀性，同时还可以避免破坏进气管6。

在本实施例中，通孔51位于腔体5的侧壁底部，并且进气管6包括第一管部63和第二管部64，其中，第一管部63位于腔体5的内侧，且与通孔51的轴向相互垂直；第二管部64与通孔51的轴向相互平行，且第二管部64自腔体5外部水平穿过通孔51，并与第一管部63连接。

在本实施例中，第一限位结构为设置在腔体5的内壁上的第一凹槽52，第二限位结构为凸块61，该凸块61设置在进气管6的外周壁上，且位于第一凹槽52中，并且凸块61的形状和尺寸与第一凹槽52的形状和尺寸相适配；第一凹槽52的形状满足：限制凸块61旋转。

通过凸块61与第一凹槽52相配合，可以限制凸块61旋转，从而可以限制进气管6的旋转。

在本实施例中，凸块61在进气管6的径向截面上的形状为正方形，第一凹槽52在腔体5的内壁上的正投影形状同样为正方形，正方形的凸块61在第一凹槽52中无法围绕进气管6的轴线旋转，进而起到限制进气管6旋转的作用。在实际应用中，凸块61还可以采用其他多边形、椭圆形、不规则形或者能够限制凸块61旋转的其他任意形状。

另外，在本实施例中，上述凸块61为正方形的环体，但是，本发明并不局限于此，在实际应用中，凸块61也可以由多个分体组成的环体，且多个分体沿进气管6的外周壁间隔分布；或者，凸块61也可以为至少一个自进气管6的外周壁凸出的凸块61。

在本实施例中，第三限位结构包括内固定板53，该内固定板53设置在腔体5的内壁上，且将凸块61限制在第一凹槽52中；并且，在内固定板53中设置有第二凹槽531，第二凹槽531套置在进气管6上，且能够限制进气管6旋转。

所谓第三限位结构与第二限位结构相配合，即为内固定板53通过第二凹槽531限制进气管6，同时将凸块61限制在第一凹槽52中。

在本实施例中，内固定板53的形状与腔体5内壁的形状一致，以能够完全贴合，同时内固定板53能够将凸块61封堵在第一凹槽52中。具体地，第二凹槽531的宽度应小于第一凹槽52的宽度，以保证内固定板53的位于第二凹槽531的周边部分能够与第一凹槽52中的凸块61重叠。

在本实施例中，凸块61在垂直于腔体5的内壁的方向上的厚度等于第一凹槽52在垂直于腔体5的内壁的方向上的深度。这样，可以使凸块61自第一凹槽52暴露出来的表面与腔体5的内壁平齐，从而可以使内固定板53能够同时与凸块61和腔体5的内壁贴合，从而可以避免凸块61在第一凹槽52中活动，进而可以进一步提高进气管6的稳固性。

在本实施例中，反应腔室还包括位于腔体5外侧的第四限位结构，该第四限位结构设置在进气管6位于腔体5外侧的部分，用于限制该部分的旋转和平移。

在利用上述第一限位结构、第二限位结构和第三限位结构在腔体5内侧固定进气管6的基础上，利用第四限位结构在腔室外侧固定进气管6，可以使进气管6的固定更加稳固。

在本实施例中，在每个进气管6的位于腔体5的外侧的外周壁上相对设置有两个第三凹槽62，第四限位结构包括底板71和外固定板72，其中，在外固定板72中设置有第四凹槽721，该第四凹槽721与两个第三凹槽62相互嵌套。具体地，通过设置上述两个第三凹槽62，在该第三凹槽62处，进气管6的径向截面形状为非圆形；同时，通过使第四凹槽721与两个第三凹槽62相配合，可以限制进气管6的旋转。底板71固定在外固定板72上，且封闭第四凹槽721的开口，从而可以避免外固定板72与进气管6发生相对运动。

可选的，外固定板72与底板71的材料采用诸如PTFE材料等的柔性材料，以避免石英材质的进气管6与外固定板72和底板71接触受力发生破损。

在本实施例中，进气管6为多个，通孔51为多个，且沿腔体5的周向间隔设置，各个进气管6一一对应地通过各个通孔51延伸至腔体5内；第一凹槽52的数量与进气管6的数量一致，且各个进气管6上的凸块61一一对应地位于各个第一凹槽52中；在内固定板53中设置有多个第二凹槽531，各个第二凹槽531一一对应地套置在各个进气管6上。通过使用同一内固定板53固定多个进气管6，可以使各个进气管6之间相互制约，从而可以进一步避免进气管6发生旋转。当然，在实际应用中，也可以使用多个内固定板53分别固定多个进气管6。

而且，在外固定板72中设置有多个第四凹槽721，各个第四凹槽721一一对应地与各个进气管6的两个第三凹槽62相互嵌套；底板71封闭各个第四凹槽721的开口。通过使用同一外固定板72固定多个进气管6，可以使各个进气管6之间相互制约，从而可以进一步避免进气管6发生旋转。当然，在实际应用中，也可以使用多个内固定板53分别固定多个进气管6。

在本实施例中，进气管6的第二管部64的外径大于第一管部63的外径，且第二管部64通过变径管部65与第一管部63连接；变径管部65的外径自第二管部64向第一管部63逐渐减小。由于第二管部64需要与各个限位结构接触，承受来自限位结构施加的外力，这就需要第二管部64具有较好的强度，为此，通过增大第二管部64的外径，可以提高第二管部64的强度，从而可以提高外力的承受力。同时，借助变径管部65，可以使第一管部63的外径设计较小的范围，以满足工艺需要。

在本实施例中，反应腔室还包括气源管路，即，气源的输出管路。该气源管路包括连接口，进气管6靠近进气端的部分位于该连接口中，换言之，进气管6的一部分外周壁与气源管路的连接口的内壁相嵌套，并且在进气管6的外周壁与连接口之间设置有第一密封圈8，以对二者之间的间隙进行密封，从而实现气源管路与进气管6密封连接；并且，在进气管6的外周壁与腔体5上的通孔51之间设置有第二密封圈54，以对二和之间的间隙进行密封，从而保证腔体5内部的封闭性。

而且，第一密封圈8与第二密封圈54的在进气管6的周向上的压缩变形方向相反。这样，可以使第一密封圈8和第二密封圈54在压缩变形后分别对进气管6施加的外力相互抵消，从而可以避免因密封圈对进气管6施加外力而使进气管6发生倾斜，提高进气管6的固定稳固性。

综上所述，本发明实施例提供的反应腔室，其借助设置在进气管6上的第二限位结构，与设置在第一限位结构相配合，限制进气管6的轴向旋转和径向平移；同时，借助与腔体5连接的第三限位结构与第二限位结构相配合，限制进气管6的径向旋转和轴向平移。这样，可以更稳定地固定进气管6，从而可以避免进气管6的出气口发生改变，进而可以提高反应气体在反应腔室内分布的均匀性，同时还可以避免破坏进气管6。

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 (9)

1.一种反应腔室，其特征在于，包括：

腔体，在所述腔体中设置有通孔；

进气管，通过所述通孔延伸至所述腔体内；

第一限位结构，设置在所述腔体的内侧；所述第一限位结构为设置在所述腔体的内壁上的第一凹槽；

第二限位结构，设置在所述进气管上，且与所述第一限位结构相配合，以限制所述进气管的轴向旋转和径向平移；所述第二限位结构为凸块，所述凸块设置在所述进气管的外周壁上，且位于所述第一凹槽中；

第三限位结构，与所述腔体连接，且与所述第二限位结构相配合，以限制所述进气管的径向旋转和轴向平移；所述第三限位结构包括内固定板，所述内固定板设置在所述腔体的内壁上，且将所述凸块限制在所述第一凹槽中；并且，在所述内固定板中设置有第二凹槽，所述第二凹槽套置在所述进气管上，且能够限制所述进气管旋转。

2.根据权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述凸块的形状和尺寸与所述第一凹槽的形状和尺寸相适配；

所述第一凹槽的形状满足：限制所述凸块旋转。

3.根据权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述凸块在垂直于所述腔体的内壁的方向上的厚度等于所述第一凹槽在垂直于所述腔体的内壁的方向上的深度。

4.根据权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述进气管为多个，所述通孔为多个，且沿所述腔体的周向间隔设置，各个所述进气管一一对应地通过各个所述通孔延伸至所述腔体内；

所述第一凹槽的数量与所述进气管的数量一致，且各个所述进气管上的凸块一一对应地位于各个所述第一凹槽中；

在所述内固定板中设置有多个所述第二凹槽，各个所述第二凹槽一一对应地套置在各个所述进气管上。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的反应腔室，其特征在于，所述反应腔室还包括位于所述腔体外侧的第四限位结构，所述第四限位结构设置在所述进气管位于所述腔体外侧的部分，用于限制该部分的旋转和平移。

6.根据权利要求5所述的反应腔室，其特征在于，在每个所述进气管的位于所述腔体的外侧的外周壁上相对设置有两个第三凹槽，所述第四限位结构包括底板和外固定板，其中，

在所述外固定板中设置有第四凹槽，所述第四凹槽与两个所述第三凹槽相互嵌套；

所述底板固定在所述外固定板上，且封闭所述第四凹槽的开口。

7.根据权利要求6所述的反应腔室，其特征在于，所述进气管为多个，所述通孔为多个，且沿所述腔体的周向间隔设置，各个所述进气管一一对应地通过各个所述通孔延伸至所述腔体内；

在所述外固定板中设置有多个所述第四凹槽，各个所述第四凹槽一一对应地与各个所述进气管的两个所述第三凹槽相互嵌套；所述底板封闭各个所述第四凹槽的开口。

8.根据权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述进气管包括第一管部和第二管部，其中，

所述第一管部位于所述腔体的内侧，且与所述通孔的轴向相互垂直；

所述第二管部与所述通孔的轴向相互平行，且所述第二管部穿过所述通孔，并且所述第二管部的外径大于所述第一管部的外径，且所述第二管部通过变径管部与所述第一管部连接；所述变径管部的外径自所述第二管部向所述第一管部逐渐减小。

9.根据权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述反应腔室还包括气源管路，所述气源管路包括连接口，所述进气管靠近进气端的部分位于所述连接口中，且在所述进气管的外周壁与所述连接口之间设置有第一密封圈；并且，在所述进气管的外周壁与所述通孔之间设置有第二密封圈，且所述第一密封圈与所述第二密封圈的在所述进气管的周向上的压缩变形方向相反。

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