CN111304629B - 腔室组件及反应腔室 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种腔室组件，包括腔体、腔室盖，其特征在于，还包括铰接模块，所述铰接模块设置在所述腔体与所述腔室盖之间，用于实现所述腔室盖的开合，且在所述铰接模块内设有气体通路，所述气体通路用于将外部气源提供的工艺气体经所述腔体和所述腔室盖通入所述腔体的内部。即使腔室盖处于开启状态，气体通路仍然处于封闭状态，而不会暴露在大气环境中，从而避免了在开启腔室盖，以取放衬底或者维护腔室时，因人为操作导致的颗粒掉落进气体通路，进而可以保证腔室的洁净度，降低薄膜的颗粒缺陷，提高器件的质量及产品良率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，具体地，涉及一种腔室组件及反应腔室。
背景技术
半导体器件涉及集成电路、太阳能电池、平板显示器、发光二极管等，制造这些器件，需要在衬底上形成数层材质和厚度均不相同的薄膜。目前，半导体成膜设备包括化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，以下简称CVD)和原子层气相沉积(Atomic LayerDeposition，以下简称ALD)等的多种设备。
以ALD设备为例，如图1所示，为现有的反应腔室的结构示意图，图2为图1中A部分的局部放大图。反应腔室包括腔体102和设置在该腔体102顶部，且与之铰接的腔室盖101。其中，在腔体102的顶部设有进气块103，进气块103上设有与外部气源相连通的两个出气通道口(a，b)。在腔室盖101上设有喷淋头和与之连通的两个进气通道口(c，d)。并且，在腔室盖101闭合时，两个出气通道口(a，b)分别与两个进气通道口(c，d)对接。由外部气源供给的工艺气体自两个出气通道口(a，b)分别流入两个进气通道口(c，d)，再经喷淋头进入腔体102内部。
在取放衬底或者维护腔室时，需打开腔室盖101。此时上述两个出气通道口(a，b)和两个进气通道口(c，d)均暴露在空气中，任何人工操作都会有导致颗粒掉落进通道口的风险，而掉进通道口的颗粒会在下次工艺时，随工艺气体流入反应腔室，从而造成薄膜的颗粒缺陷，影响器件的质量及产品良率。
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，提出了一种腔室组件及反应腔室，其可以解决现有技术中，打开腔室盖时，因颗粒掉落进通道口所导致的薄膜的颗粒缺陷问题。
为实现本发明的目的而提供一种腔室组件，包括腔体、腔室盖，其特征在于，还包括铰接模块，所述铰接模块设置在所述腔体与所述腔室盖之间，用于实现所述腔室盖的开合，且在所述铰接模块内设有气体通路，所述气体通路用于将外部气源提供的工艺气体经所述腔体和所述腔室盖通入所述腔体的内部。
优选的，所述铰接模块包括第一进气块、转轴和第二进气块，所述第一进气块与所述腔体固定，所述第二进气块与所述腔室盖固定；所述第一进气块内设有第一进气通道，所述第一进气通道与所述外部气源连通，所述第一进气块上还设有贯穿其的第一通孔，所述第一通孔与所述第一进气通道连通；所述第二进气块内设有第二进气通道，所述第二进气通道与所述腔体的内部连通，所述第二进气块上还设有贯穿其的第二通孔，所述第二通孔与所述第二进气通道连通；所述转轴伸入所述第一通孔和所述第二通孔，且在所述转轴的外周壁与所述第一通孔和所述第二通孔的孔壁之间形成有环形通道，所述环形通道与所述第一进气通道和所述第二进气通道连通；所述气体通路由所述第一进气通道、所述第二进气通道和所述环形通道构成。
优选的，根据权利要求1所述的腔室组件，其特征在于，所述铰接模块包括第一进气块、转轴和第二进气块，所述第一进气块与所述腔体固定，所述第二进气块与所述腔室盖固定；所述第一进气块内设有第一进气通道，所述第一进气通道与所述外部气源连通，所述第一进气块上还设有贯穿其的第一通孔，所述第一通孔与所述第一进气通道连通；所述第二进气块内设有第二进气通道，所述第二进气通道与所述腔体的内部连通，所述第二进气块上还设有贯穿其的第二通孔，所述第二通孔与所述第二进气通道连通；所述转轴伸入所述第一通孔和所述第二通孔，且在所述转轴的外周壁与所述第一通孔的孔壁之间形成有第一环形通道，在所述转轴的外周壁与所述第二通孔的孔壁之间形成有第二环形通道，且所述第一环形通道和所述第二环形通道间隔设置；并且，在所述转轴的内部设有第三进气通道，所述第一环形通道分别与所述第一进气通道和所述第三进气通道连通；所述第二环形通道分别与所述第二进气通道和所述第三进气通道连通；所述气体通路由所述第一进气通道、所述第一环形通道、所述第三进气通道、所述第二环形通道和所述第二进气通道构成。
优选的，在所述转轴的外周壁上形成有环形凹槽，所述环形凹槽与所述第一通孔和所述第二通孔的孔壁构成所述环形通道。
优选的，在所述转轴的外周壁上形成有第一环形凹槽和第二环形凹槽，其中，所述第一环形凹槽与所述第一通孔的孔壁构成所述第一环形通道；所述第二环形凹槽与所述第二通孔的孔壁构成所述第二环形通道。
优选的，所述第一进气块包括第一固定块和第一连接块，且所述第一固定块与所述腔体固定，所述第一连接块上设有所述第一通孔；所述第二进气块包括第二固定块和第二连接块，且所述第二固定块与所述腔室盖固定，所述第二连接块上设有所述第二通孔。
优选的，所述第一进气块的数量为至少两个，至少两个所述第一进气块沿与之固定的所述腔体的一侧间隔设置，所述转轴、所述第二进气块与所述第一进气块一一对应设置。
优选的，所述第一进气块的数量为至少两个，至少两个所述第一进气块沿与之固定的所述腔体的一侧间隔设置，所述第二进气块与所述第一进气块一一对应设置；所述转轴的数量为一个，所述第一环形通道、所述第二环形通道、所述第三进气通道与所述第一进气块一一对应设置。
优选的，至少两个所述第一进气块内的所述第一进气通道分别用于与不同工艺气体的所述外部气源连通。
优选的，在所述转轴的外周壁上还设有限位凸起，所述限位凸起与所述第一通孔或所述第二通孔的外侧端面相配合，且所述限位凸起的外径大于所述第一通孔或所述第二通孔的直径。
优选的，在所述转轴的外周壁与所述第一通孔的孔壁之间，以及所述转轴的外周壁和所述第二通孔的孔壁之间，均设置有密封圈，以防止所述工艺气体泄漏。
本发明还提供一种反应腔室，其特征在于，所述反应腔室包括腔室组件，所述腔室组件为本发明提供的上述腔室组件。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的腔室组件，其通过将气体通路设置在铰接模块的内部，可以实现将外部气源提供的工艺气体经腔体和腔室盖直接通入腔体的内部。同时，即使腔室盖处于开启状态，气体通路仍然处于封闭状态，而不会暴露在大气环境中，从而避免了在开启腔室盖，以取放衬底或者维护腔室时，因人为操作导致的颗粒掉落进气体通路，进而可以保证腔室的洁净度，降低薄膜的颗粒缺陷，提高器件的质量及产品良率。此外，通过将进气结构集成到铰接模块中，可以简化设备结构，节省设备的占用空间。
本发明提供的反应腔室，通过采用本发明提供的腔室组件，不仅可以降低薄膜的颗粒缺陷，提高器件的质量及产品良率；而且还可以简化设备结构，节省设备的占用空间。
附图说明
图1为现有的反应腔室的结构示意图；
图2为图1中A部分的局部放大图；
图3为本发明实施例提供的反应腔室为打开状态的结构图；
图4为本发明实施例提供的反应腔室为打开状态的后视图；
图5为图4中B部分的剖视图；
图6为本发明实施例采用的转轴的结构图。
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腔室组件及反应腔室进行详细描述。
请一并参阅图3和图4，本发明提供的腔室组件，包括腔体202、腔室盖201和铰接模块203，该铰接模块203设置在腔体202与腔室盖201之间，用于实现腔室盖201的开合。当腔室盖201处于如图3和图4所示的打开状态时，腔体202的内部暴露在大气环境中，以便取放衬底或者维护腔室。在该铰接模块203内部设有气体通路，用于将外部气源提供的工艺气体经腔体202和腔室盖201直接通入腔体202的内部。
和现有技术相比，本发明气体通路设置在铰链模块203的内部，与外界隔离，不存在暴露于大气环境中的通道口。即使腔室盖201处于开启状态，气体通路仍然处于封闭状态，而不会暴露在大气环境中，从而避免了在开启腔室盖201，以取放衬底或者维护腔室时，因人为操作导致的颗粒掉落进气体通路，进而可以保证腔室内部的洁净度，降低薄膜的颗粒缺陷，提高器件的质量及产品良率。此外，通过将进气结构集成到铰链模块中，可以简化设备结构，节省设备的占用空间。
下面对铰接模块203的具体实施方式进行详细描述。具体地，请一并参阅图4、图5和图6，在本实施例中，铰接模块203包括第一进气块2031，转轴2032和第二进气块2033。其中，第一进气块2031和腔体202固定，且其内部设有第一进气通道2041，用于连通外部气源。第一进气块2031上还设有贯穿其的第一通孔，用于连通第一进气通道2041。第二进气块2033和腔室盖201固定，且其内部设有第二进气通道2043，用于连通腔体202的内部。第二进气块2033上还设有贯穿其的第二通孔，用于连通第二进气通道2043。
转轴2032伸入第一通孔和第二通孔，且能够旋转，从而转轴2032与第一进气块2031和第二进气块2033构成一铰链结构，以使腔室盖201能够开合。当然，在实际应用中，也可以另外设置能够与转轴2032构成铰链结构的部件，而转轴2032只要伸入第一通孔和第二通孔，且能够旋转即可。
在转轴2032的外周壁与第一通孔的孔壁之间形成有第一环形通道，在转轴2032的外周壁与第二通孔的孔壁之间形成有第二环形通道，且第一环形通道和第二环形通道沿转轴2032的轴向间隔设置。转轴2032的内部还设有第三进气通道2045，其中，第一环形通道分别与第一进气通道2041和第三进气通道2045连通，第二环形通道分别与第二进气通道2043和第三进气通道2045连通。
无论转轴2032旋转在什么角度，第一环形通道和第二环形通道始终与第一进气通道2041和第二进气通道2043连通。因此，无论腔室盖是否开启或者开启至什么角度，铰链模块203内的气体通路始终是连通且封闭的。从而，所需工艺气体可以自外部气源，依次流经第一进气通道2041、第一环形通道、第三进气通道2045、第二环形通道、第二进气通道2043，直接进入腔体202的内部。
可以理解的是，上述实施例中的第一环形通道由设置在转轴2032的外周壁上的第一环形凹槽2042和第一通孔的孔壁构成，第二环形通道由设置在转轴2032的外周壁上的第二环形凹槽2044和第二通孔的孔壁构成，实际应用中并不限于此。例如，也可以在第一通孔和第二通孔的孔壁上分别设置第一环形凹槽和第二环形凹槽，并与所述转轴2032的外周壁构成第一环形通道和第二环形通道；或者在转轴的外周壁，第一通孔和第二通孔的孔壁上均设有环形凹槽。只要可以保证转轴旋转在任意角度，第一进气通道、第一环形通道、第三进气通道、第二环形通道和第二进气通道均可以构成气体通路即可。
较佳地，作为另一种可实施方式，转轴2032伸入第一通孔和第二通孔，且在转轴2032的外周壁与第一通孔和第二通孔的孔壁之间形成有环形通道，该环形通道与第一进气通道和第二进气通道连通。无论转轴2032旋转什么角度，环形通道始终与第一进气通道2041和第二进气通道2043连通。因此，无论腔室盖是否开启或者开启什么角度，铰链模块203内的气体通路始终是连通的，且是封闭的。从而，所需工艺气体可以自外部气源，依次流经第一进气通道2041、环形通道、第二进气通道2043，直接进入腔体202的内部。
可以理解的是，上述实施例中的环形通道，可以通过在转轴2032的外周壁上设置环形凹槽实现，也可以通过在第一通孔和第二通孔的孔壁上分别设置相互连通且没有间隔的环形凹槽实现，或者在转轴的外周壁，第一通孔和第二通孔的孔壁上分别设置相互连通且没有间隔的环形凹槽实现。只要可以保证转轴在任意角度，第一进气通道、环形通道、第二进气通道均可以构成气体通路即可。
较佳地，作为一种可实施方式，第一进气块2031包括第一固定块和第一连接块，第一固定块与腔体202固定，第一连接块上设有贯穿第一连接块，且与第一进气通道2041连通的第一通孔。第二进气块包括第二固定块和第二连接块，第二固定块与腔室盖201固定，第二连接块上设有贯穿第二连接块，且与第二进气通道2043连通的第二通孔。
可以理解的是，第一进气块2031和第二进气块2033的形状没有特殊限定，只要可以配合实现转轴2032的旋转即可。如图5所示，第一进气块2031和第二进气块2033可以均为L形；或者，第一进气块2031可以是凹形，第二进气块2033可以是凸形，反之亦然。
参见图6，较佳地，作为一种可实施方式，第一进气块2031的数量为两个，且沿与之固定的腔体202的一侧间隔设置；第二进气块2033的数量为两个，且沿与之固定的腔室盖201的一侧间隔设置。两个第二进气块2033和两个第一进气块2031的位置一一对应的设置。转轴2032的数量为一个，在转轴2032的外周壁上，且分别与两个第一进气块2031相对应的位置，均设有第一环形凹槽2042、第二环形凹槽2044、和第三进气通道2045。即第一环形凹槽2042、第二环形凹槽2043、第三进气通道2035与第一进气块2041一一对应，从而形成两条气体通路。两个第一进气通道2041可以分别与两种不同的工艺气体的外部气源相连，以使不同的工艺气体通过不同的气体通路分别进入腔体202的内部。
较佳地，作为另一种可实施方式，转轴2032的数量也可以为两个，并与两个第一进气块2031和两个第二进气块2033一一对应，从而形成两条气体通路。两个第一进气块2031内的两个第一进气通道2041可以分别与两种不同的工艺气体的外部气源相连，以使不同的工艺气体通过不同的气体通路分别进入腔体202的内部。
可以理解的是，气体通路的数量不限于两个，也可以根据工艺气体的种类设置多条气体通路，通过使不同的工艺气体通过不同的气体通路分别进入腔体202的内部，可以避免多种工艺气体在进入腔体202的内部前发生反应。而与转轴2032的数量为多个相比，只设置一个转轴2032，可以有效简化腔室组件的结构。并且可以使多个第一进气块2031和多个第二进气块2033通过一个转轴2032联动，从而提高腔室盖201开合的稳定性。
较佳地，作为一种可实施方式，在转轴2032的外周壁上还设有限位凸起2051。该限位凸起2051与第一通孔或第二通孔的外侧端面相配合。如图5所示，限位凸起2051与第一通孔外侧端面相配合，所谓外侧，是指第一通孔与第二通孔配合的另一侧(对应图5的左侧)。且限位台阶2051的外径大于第一通孔的直径，以限制转轴2032伸入第一通孔的长度。
可以理解的是，限位台阶2051也可以与第二通孔外侧端面相配合(对应图5的右侧)。且限位台阶2051的外径大于第二通孔的直径，以限制转轴2032伸入第二通孔的长度。通常，第一通孔和第二通孔的直径相等，通过限制转轴2032伸入第一通孔和第二通孔的长度，可以保证转轴2032在腔室盖201开合时不窜动、不移位。
较佳地，作为一种可实施方式，在转轴2032的外周壁与第一通孔的孔壁之间，以及转轴2032的外周壁和第二通孔的孔壁之间，均设置有密封圈，以防止位于铰接模块203内部的气体通路中的工艺气体泄漏。如图5所示，在第一环形通道和第二环形通道的两侧，即，在转轴2032的外周壁上，对应第一环形凹槽2042的两侧以及第二环形凹槽2044的两侧，均设置有环形密封槽2052，用于放置密封圈。以防止位于铰接模块203内部的气体通路中的工艺气体，自第一气体通路2041和第一环形凹槽2042连通的位置泄漏，以及第二气体通路2043和第二环形凹槽2044连通的位置泄漏。
本发明还提供了的一种反应腔室，通过采用本发明提供的腔室组件，该反应腔室可以降低工艺结果的颗粒缺陷，提高器件的质量及产品良率；还可以简化进气结构和铰链结构，节省设备空间。可以理解的是，该反应腔室包括但不限于薄膜反应腔室，也可以是半导体领域的刻蚀反应腔室等其他腔室。同理，使用该反应腔室的设备也不限于半导体成膜设备，也可以是半导体刻蚀设备等。
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)
1.一种腔室组件，包括腔体、腔室盖，其特征在于，还包括铰接模块，所述铰接模块设置在所述腔体与所述腔室盖之间，用于实现所述腔室盖的开合，且在所述铰接模块内设有气体通路，所述气体通路用于将外部气源提供的工艺气体经所述腔体和所述腔室盖通入所述腔体的内部；
所述铰接模块包括第一进气块、转轴和第二进气块，所述第一进气块与所述腔体固定，所述第二进气块与所述腔室盖固定；
所述第一进气块内设有第一进气通道，所述第一进气通道与所述外部气源连通，所述第一进气块上还设有贯穿其的第一通孔，所述第一通孔与所述第一进气通道连通；
所述第二进气块内设有第二进气通道，所述第二进气通道与所述腔体的内部连通，所述第二进气块上还设有贯穿其的第二通孔，所述第二通孔与所述第二进气通道连通；
所述转轴伸入所述第一通孔和所述第二通孔；其中，
在所述转轴的外周壁与所述第一通孔和所述第二通孔的孔壁之间形成有环形通道，所述环形通道与所述第一进气通道和所述第二进气通道连通；
所述气体通路由所述第一进气通道、所述第二进气通道和所述环形通道构成；或者，
在所述转轴的外周壁与所述第一通孔的孔壁之间形成有第一环形通道，在所述转轴的外周壁与所述第二通孔的孔壁之间形成有第二环形通道，且所述第一环形通道和所述第二环形通道间隔设置；
在所述转轴的内部设有第三进气通道，所述第一环形通道分别与所述第一进气通道和所述第三进气通道连通；所述第二环形通道分别与所述第二进气通道和所述第三进气通道连通；
所述气体通路由所述第一进气通道、所述第一环形通道、所述第三进气通道、所述第二环形通道和所述第二进气通道构成。
2.根据权利要求1所述的腔室组件，其特征在于，当所述气体通路由所述第一进气通道、所述第二进气通道和所述环形通道构成时，在所述转轴的外周壁上形成有环形凹槽，所述环形凹槽与所述第一通孔和所述第二通孔的孔壁构成所述环形通道。
3.根据权利要求1所述的腔室组件，其特征在于，当所述气体通路由所述第一进气通道、所述第一环形通道、所述第三进气通道、所述第二环形通道和所述第二进气通道构成时，在所述转轴的外周壁上形成有第一环形凹槽和第二环形凹槽，其中，所述第一环形凹槽与所述第一通孔的孔壁构成所述第一环形通道；所述第二环形凹槽与所述第二通孔的孔壁构成所述第二环形通道。
4.根据权利要求1所述的腔室组件，其特征在于，当所述气体通路由所述第一进气通道、所述第一环形通道、所述第三进气通道、所述第二环形通道和所述第二进气通道构成时，所述第一进气块包括第一固定块和第一连接块，且所述第一固定块与所述腔体固定，所述第一连接块上设有所述第一通孔；
所述第二进气块包括第二固定块和第二连接块，且所述第二固定块与所述腔室盖固定，所述第二连接块上设有所述第二通孔。
5.根据权利要求1所述的腔室组件，其特征在于，当所述气体通路由所述第一进气通道、所述第一环形通道、所述第三进气通道、所述第二环形通道和所述第二进气通道构成时，所述第一进气块的数量为至少两个，至少两个所述第一进气块沿与之固定的所述腔体的一侧间隔设置，所述转轴、所述第二进气块与所述第一进气块一一对应设置。
6.根据权利要求1所述的腔室组件，其特征在于，当所述气体通路由所述第一进气通道、所述第一环形通道、所述第三进气通道、所述第二环形通道和所述第二进气通道构成时，所述第一进气块的数量为至少两个，至少两个所述第一进气块沿与之固定的所述腔体的一侧间隔设置，所述第二进气块与所述第一进气块一一对应设置；
所述转轴的数量为一个，所述第一环形通道、所述第二环形通道、所述第三进气通道与所述第一进气块一一对应设置。
7.根据权利要求5或6任一项所述的腔室组件，其特征在于，至少两个所述第一进气块内的所述第一进气通道分别用于与不同工艺气体的所述外部气源连通。
8.根据权利要求1所述的腔室组件，其特征在于，在所述转轴的外周壁上还设有限位凸起，所述限位凸起与所述第一通孔或所述第二通孔的外侧端面相配合，且所述限位凸起的外径大于所述第一通孔或所述第二通孔的直径。
9.根据权利要求1所述的腔室组件，其特征在于，在所述转轴的外周壁与所述第一通孔的孔壁之间，以及所述转轴的外周壁和所述第二通孔的孔壁之间，均设置有密封圈，以防止所述工艺气体泄漏。
10.一种反应腔室，其特征在于，所述反应腔室包括如权利要求1-9任一项所述的腔室组件。
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