CN111074237A - 源瓶 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种源瓶，包括瓶体、进气组件、出气组件、循环组件、用于测量所述瓶体温度的测温元件和设置在所述瓶体上的第一加热元件，所述进气组件、出气组件、循环组件分别与所述瓶体相连，所述进气组件用于向所述瓶体输入载气，所述出气组件用于输出所述瓶体内的气体，所述循环组件用于循环回流所述瓶体内的反应源。本发明实施例通过循环组件，一方面增加了反应源的流动，提高了所述反应源的温度均匀性，增加气体蒸发量，也使得测温元件能够准确地反馈瓶体的温度，并减少温度反馈时间；另一方面增加了加热元件与源瓶的接触面积，提高了反应源的热交换效率，保证了反应源供气的稳定性。

Description

源瓶
技术领域
本发明涉及化学气相沉积技术领域，特别是指一种源瓶。
背景技术
化学气相沉积(CVD)是一种薄膜沉积方式，参与反应的反应源一般置于源瓶中。一般来说，源瓶包括进气管路、进气阀、源瓶瓶体、出气管路和出气阀等，源瓶瓶体内放置有反应源，用于蒸发出反应气体，使得反应气体参与工艺反应。因此，源瓶外侧通常采用加热部件进行加热和热电偶反馈温度的方式来保证瓶内的反应源蒸发出足够的反应气体，使其参与反应，从而保证工艺稳定。
但是，现有的源瓶主要存在以下技术问题：温度反馈周期长，温度波动性大；加热部件与源瓶接触面积小，导致换热面积较小。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种源瓶，以解决温度反馈周期长、温度波动性大以及换热面积小的技术问题。
本发明实施例提供了一种源瓶，包括瓶体、进气组件、出气组件、循环组件、用于测量所述瓶体温度的测温元件和设置在所述瓶体上的第一加热元件，所述进气组件、出气组件、循环组件分别与所述瓶体相连，所述进气组件用于向所述瓶体输入载气，所述出气组件用于输出所述瓶体内的气体，所述循环组件用于循环回流所述瓶体内的反应源。
在本发明的一些实施例中，所述瓶体的中上部设置有入口管路，所述瓶体的底部设置有出口管路；
所述循环组件包括入口循环管路、出口循环管路以及连接在所述入口循环管路与出口循环管路之间的循环泵，所述入口循环管路与所述入口管路连通，所述出口循环管路与所述出口管路连通。
在本发明的一些实施例中，所述入口管路高于出口管路，并且所述瓶体内的反应源的液面高于所述入口管路。
在本发明的一些实施例中，所述循环组件还包括设置在所述入口循环管路和所述出口循环管路外壁的第二加热元件。
在本发明的一些实施例中，所述第二加热元件为加热带，所述加热带缠绕在所述入口循环管路和所述出口循环管路的外壁。
在本发明的一些实施例中，所述循环组件还包括缠绕在所述第二加热元件外部的保温层。
在本发明的一些实施例中，所述进气组件包括进气管路和连接在所述进气管路上的进气阀，所述进气管路伸入至所述瓶体内的底部附近；所述出气组件包括出气管路(和连接在所述出气管路上的出气阀，所述出气管路伸入至所述瓶体内的顶部附近。
在本发明的一些实施例中，所述第一加热元件包括分别缠绕在所述瓶体外壁的底部、侧壁和顶部的底部加热带、侧部加热带和顶部加热带。
在本发明的一些实施例中，所述测温元件的数量为多个，分别设置在所述瓶体的底部和侧壁。
在本发明的一些实施例中，所述多个测温元件包括至少一个第一热电偶和至少一个第二热电偶，所述至少一个第一热电偶设置在所述瓶体的底部，所述至少一个第二热电偶设置在所述瓶体的侧壁。
对于相同体积的反应源，本发明实施例通过循环组件，一方面增加了反应源的流动，提高了所述反应源的温度均匀性，增加气体蒸发量，也使得测温元件能够准确地反馈瓶体的温度，并减少温度反馈时间；另一方面增加了加热元件与源瓶的接触面积，提高了反应源的热交换效率，保证了反应源供气的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的源瓶的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。应当注意，图1所示的源瓶的结构示意图只是示例性的，而非限制性的。
本发明的至少一个实施例提供了一种源瓶，该源瓶的结构示意图如图1所示，所述源瓶包括瓶体3、进气组件、出气组件、循环组件、用于测量所述瓶体3温度的测温元件和设置在所述瓶体3上的第一加热元件，所述进气组件、出气组件、循环组件分别与所述瓶体3相连，所述进气组件用于向所述瓶体3输入载气，所述出气组件用于输出所述瓶体3内的气体，所述循环组件用于循环回流所述瓶体3内的反应源12。在该实施例中，所述瓶体3内装有反应源12，反应源12的液面上有反应源12蒸发出的反应气体11。由于反应源12的饱和蒸气压不够大，导致反应气体通过出气组件输出的动力不足，因此，需要所述进气组件向所述瓶体3内的反应源12输入载气(例如惰性气体)，以提高充分的动力，使得反应气体11随着载气一起通过出气组件输出，从而参与工艺反应。
所述瓶体3的外侧一般要加热来保证所述反应源12蒸发出足够的反应气体参与反应，以保证工艺稳定。在本发明的实施例中，所述第一加热元件可以对所述瓶体3进行加热，从而提高所述瓶体3内的反应源12的温度，使得反应源12不断地蒸发出反应气体11。而且，所述测温元件实时测量所述瓶体3的温度，从而根据所述测温元件测得的温度，控制是否对所述瓶体3进行加热。因此，通过所述第一加热元件和测温元件可以实现对所述反应源12的加热和温度控制。
所述循环组件可以对所述瓶体3内的反应源12进行循环回流，增加了反应源12的流动，提高了所述反应源12的温度均匀性，使得测温元件能够准确地反馈瓶体3的温度，并减少温度反馈时间。
需要指出的是，所述瓶体3内的反应源12的液面高度应当高于所述循环组件，以使所述循环组件能够实现对所述反应源2的循环回流。
在本发明的另一个实施例中，所述瓶体3的中上部设置有入口管路101，所述瓶体3的底部设置有出口管路106；所述循环组件包括入口循环管路102、出口循环管路104以及连接在所述入口循环管路102与出口循环管路104之间的循环泵103，并且，所述入口循环管路102与所述入口管路101连通，所述出口循环管路104与所述出口管路106连通。因此，当所述循环泵103开启时，瓶体3内的反应源通过出口管路106流出所述瓶体3，并依次经过出口循环管路104、循环泵103和入口循环管路102后，通过入口管路101流入所述瓶体3，从而实现循环回流，增加反应源12的流动性。
可选地，所述入口管路101高于出口管路106，并且所述瓶体3内的反应源12的液面高于所述入口管路101，以实现对所述反应源由下至上的循环回流，从而增加反应源12的流动性。
瓶体3上的入口管路101、出口管路106与瓶体3可以通过焊接、卡套等方式连接，以保证密封性。反应源12充入瓶体3后，循环泵103处于关闭状态，由于等压原理，入口管路101、出口管路106内均充满了反应源12。
在本发明的又一个实施例中，所述循环组件还包括设置在所述入口循环管路102和所述出口循环管路104外壁的第二加热元件105。在该实施例中，通过第二加热元件105对入口循环管路102和所述出口循环管路104的加热，使得流经入口循环管路102和所述出口循环管路104的反应源12的温度提高，从而增加了加热元件与源瓶的接触面积，提高了反应源12的热交换效率。进一步地，还可以根据所述测温元件测得的温度，控制所述第二加热元件105是否对所述入口循环管路102和所述出口循环管路104进行加热。
可选地，所述第二加热元件105为加热带，所述加热带缠绕在所述入口循环管路102和所述出口循环管路104的外壁，以增加第二加热元件105与入口循环管路102和所述出口循环管路104的接触面积，从而提高所述反应源12的热交换效率。可选地，所述循环组件还包括缠绕在所述第二加热元件(105)外部的保温层，以提高所述源瓶的保温性能，避免热量散失。
在本发明的再一个实施例中，如图1所示，所述进气组件包括进气管路7和连接在所述进气管路7上的进气阀8，所述进气管路7伸入至所述瓶体3内的底部附近；所述出气组件包括出气管路10和连接在所述出气管路10上的出气阀9，所述出气管路10伸入至所述瓶体3内的顶部附近。所述进气阀8用于控制载气的流量，所述出气阀9用于控制瓶体3内气体的输出流量，将所述进气管路7伸入至所述瓶体3内的底部附近，可以进一步提高反应源12的流动性，使得反应源12的温度更加均匀。其中，所述进气管路7、出气管路10可以通过VCR(Vacuum Coupling Radius Seal，真空连接径向密封)接头或卡套接口与其他设备相连。
在本发明的又一个实施例中，所述第一加热元件包括分别缠绕在所述瓶体3外壁的底部、侧壁和顶部的底部加热带2、侧部加热带4和顶部加热带6。通过底部加热带2、侧部加热带4和顶部加热带6实现对所述瓶体3的加热，增加瓶体3与第一加热元件的接触面积，从而提高所述反应源12的热交换效率。
可选地，所述测温元件的数量为多个，分别设置在所述瓶体3的底部和侧壁。需要指出的是，所述测温元件的数量也可以是一个，由于所述源瓶通过循环组件增加了反应源12的流动，提高了所述反应源12的温度均匀性，使得测温元件能够准确地反馈瓶体温度，因此所述测温元件的数量可以减少为一个，也能够准确地反馈瓶体3的温度。
可选地，所述多个测温元件包括至少一个第一热电偶1和至少一个第二热电偶5，所述至少一个第一热电偶1设置在所述瓶体3的底部，所述至少一个第二热电偶5设置在所述瓶体3的侧壁。在一些实施例中，可以在所述瓶体3的底部安装一个第一热电偶1，也可以在所述瓶体3的底部均匀地安装多个第一热电偶1。相应地，可以在所述瓶体3的侧壁安装一个第二热电偶1，也可以在所述瓶体3的侧壁均匀地安装多个第二热电偶1，比如沿着瓶体3的高度方向安装多个第二热电偶1。因此可以根据这些热电偶测得的温度值综合判断所述瓶体3的温度，从而准确地反馈瓶体3的温度。
机台在工艺开始后，随着反应进行，气体带走热量，并参与到工艺反应，导致瓶体3内蒸发出的反应气体11的温度降低，与反应源12热交换后，反应源12的温度随之降低，与反应源12接触的瓶体3经过换热后，其温度也会随之降低，当热电偶第一热电偶1和/或第二热电偶5检测到瓶体3的温度低于预设阈值时，则提高第一加热元件(例如底部加热带2、侧部加热带4和顶部加热带6)和/或第二加热元件105的加热功率进行反馈，保证温度恒定，维持工艺稳定。随着工艺进行，反应源12的温度降低，此时循环泵103开始工作，反应源12从瓶体3底部的出口管路106流出，并依次经过出口循环管路104、循环泵103和入口循环管路102后，通过入口管路101流入所述瓶体3，从而实现循环回流，增加反应源12的流动性。
由此可见，对于相同体积的反应源，本发明实施例通过循环组件，一方面增加了反应源的流动，提高了所述反应源的温度均匀性，增加气体蒸发量，也使得测温元件能够准确地反馈瓶体的温度，并减少温度反馈时间；另一方面增加了加热元件与源瓶的接触面积，提高了反应源的热交换效率，保证了反应源供气的稳定性。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种源瓶，其特征在于，包括瓶体(3)、进气组件、出气组件、循环组件、用于测量所述瓶体(3)温度的测温元件和设置在所述瓶体(3)上的第一加热元件，所述进气组件、出气组件、循环组件分别与所述瓶体(3)相连，所述进气组件用于向所述瓶体(3)输入载气，所述出气组件用于输出所述瓶体(3)内的气体，所述循环组件用于循环回流所述瓶体(3)内的反应源(12)。
2.根据权利要求1所述的源瓶，其特征在于，所述瓶体(3)的中上部设置有入口管路(101)，所述瓶体(3)的底部设置有出口管路(106)；
所述循环组件包括入口循环管路(102)、出口循环管路(104)以及连接在所述入口循环管路(102)与出口循环管路(104)之间的循环泵(103)，所述入口循环管路(102)与所述入口管路(101)连通，所述出口循环管路(104)与所述出口管路(106)连通。
3.根据权利要求2所述的源瓶，其特征在于，所述入口管路(101)高于出口管路(106)，并且所述瓶体(3)内的反应源(12)的液面高于所述入口管路(101)。
4.根据权利要求2所述的源瓶，其特征在于，所述循环组件还包括设置在所述入口循环管路(102)和所述出口循环管路(104)外壁的第二加热元件(105)。
5.根据权利要求4所述的源瓶，其特征在于，所述第二加热元件(105)为加热带，所述加热带缠绕在所述入口循环管路(102)和所述出口循环管路(104)的外壁。
6.根据权利要求5所述的源瓶，其特征在于，所述循环组件还包括缠绕在所述第二加热元件(105)外部的保温层。
7.根据权利要求1所述的源瓶，其特征在于，所述进气组件包括进气管路(7)和连接在所述进气管路(7)上的进气阀(8)，所述进气管路(7)伸入至所述瓶体(3)内的底部附近；所述出气组件包括出气管路(10)和连接在所述出气管路(10)上的出气阀(9)，所述出气管路(10)伸入至所述瓶体(3)内的顶部附近。
8.根据权利要求1所述的源瓶，其特征在于，所述第一加热元件包括分别缠绕在所述瓶体(3)外壁的底部、侧壁和顶部的底部加热带(2)、侧部加热带(4)和顶部加热带(6)。
9.根据权利要求1所述的源瓶，其特征在于，所述测温元件的数量为多个，分别设置在所述瓶体(3)的底部和侧壁。
10.根据权利要求9所述的源瓶，其特征在于，所述多个测温元件包括至少一个第一热电偶(1)和至少一个第二热电偶(5)，所述至少一个第一热电偶(1)设置在所述瓶体(3)的底部，所述至少一个第二热电偶(5)设置在所述瓶体(3)的侧壁。
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