CN111647876B - 腔室冷却装置及反应腔室 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种腔室冷却装置及反应腔室，包括槽状本体、隔水板、冷却管和多个喷嘴，其中，冷却管设置在槽状本体相对的两个侧边，且用于向多个喷嘴中通入冷却介质，多个喷嘴用于向槽状本体中通入冷却介质，隔水板覆盖在槽状本体上，并在隔水板中设置有供冷却介质通过的中心通孔，多个喷嘴分为两组，分别对应设置在槽状本体相对两个侧边的冷却管上；每个喷嘴的出口方向满足自每个喷嘴的出口喷出的冷却介质均朝向贯穿中心通孔的径向轴线的方向流动。本发明提供的腔室冷却装置及反应腔室，其能够避免空气在槽状本体中无法排除，并且减少槽状本体中冷却介质乱流的情况发生，从而提高腔室冷却装置的冷却效果。

Description

腔室冷却装置及反应腔室

技术领域

本发明涉及半导体设备技术领域，具体地，涉及一种腔室冷却装置及反应腔室。

背景技术

目前，化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，简称CVD)工艺是将基底暴露在一种或多种不同的前驱物下，在一定工艺温度下，在基底表面发生化学反应或/和化学分解来产生欲沉积的薄膜，而在CVD工艺过程中对于温度的控制，会直接影响到薄膜沉积的工艺效果，因此，对于CVD反应腔室的温度控制是十分重要的。

在如图1所示的现有技术中，水槽11中设置有隔水板，隔水板将水槽11分为上下两层，冷却液分配系统12设置在隔水板下方，冷却液分配系统12包括第一侧管121、第二侧管122、与第一侧管121连通的第一组径向管123和与第二侧管122连通的第二组径向管124，第一组径向管123和第二组径向管124的出水口均朝向隔水板出水孔13的中心处，冷却液自第一组径向管123和第二组径向管124的出水口喷出，在隔水板出水孔13的中心处形成涡流，并在隔水板下方的水槽11中向四周扩散，在冷却液填满隔水板下方的水槽11之后，冷却液会从隔水板出水孔13处冒出，以对位于隔水板上方的反应腔室的底部进行冷却。

但是，在冷却液涡流在隔水板下方的水槽11中向四周扩散的同时，也会将水槽11内的空气“驱赶”至四壁，在四壁角处空气因无法排出而产生气泡，影响冷却效果，并且，第一组径向管123和第二组径向管124的弯折角度大，会导致冷却液在释放过程中的速度、流量、方向各不相同，这样冷却液就会在水槽11中产生湍流，使反应腔室的冷却不均匀，影响冷却效果。

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，提出了一种腔室冷却装置及反应腔室，其能够避免空气在槽状本体中无法排除，并且减少槽状本体中冷却介质乱流的情况发生，从而提高腔室冷却装置的冷却效果。

为实现本发明的目的而提供一种腔室冷却装置，包括槽状本体、隔水板、冷却管和多个喷嘴，其中，所述冷却管设置在所述槽状本体相对的两个侧边，且用于向多个所述喷嘴中通入冷却介质，多个所述喷嘴用于向所述槽状本体中通入所述冷却介质，所述隔水板覆盖在所述槽状本体上，并在所述隔水板中设置有供所述冷却介质通过的中心通孔，多个所述喷嘴分为两组，分别对应设置在所述槽状本体相对两个侧边的所述冷却管上；

每个所述喷嘴的出口方向满足自每个所述喷嘴的出口喷出的冷却介质均朝向贯穿所述中心通孔的径向轴线的方向流动。

优选的，每组所述喷嘴中至少两个所述喷嘴的出口方向相同。

优选的，每个所述喷嘴的出口方向与所述径向轴线相互垂直。

优选的，每个所述喷嘴的出口方向与所述径向轴线之间的夹角小于90°；并且，

两组所述喷嘴中的一组所述喷嘴的出口方向与另一组所述喷嘴的出口方向相反。

优选的，每组所述喷嘴中的各所述喷嘴沿所述径向轴线间隔排布，且每组所述喷嘴中相邻的两个所述喷嘴之间的间距相同，所述间距的取值范围为30mm～50mm。

优选的，两组所述喷嘴中的喷嘴的数量相同，且一一对应地设置。

优选的，每组所述喷嘴中的至少两个喷嘴的形状相同，且所述喷嘴的形状包括直管、弯管、S形管或者Z形管中的至少一种。

优选的，每组所述喷嘴中的至少两个所述喷嘴的长度相同，且所述喷嘴的长度的取值范围为5mm-15mm。

优选的，各所述喷嘴与对应的所述冷却管通过焊接或胶接方式连接，且各所述喷嘴与对应所述冷却管连接的一端的延伸方向与所述冷却管的延伸方向垂直。

本发明还提供一种反应腔室，包括腔室本体和上述的所述腔室冷却装置。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的腔室冷却装置，借助分别对应设置在槽状本体相对两个侧边的冷却管上的两组喷嘴，使自每个喷嘴的出口喷出的冷却介质自槽状本体相对的两个侧边，均朝向贯穿中心通孔的径向轴线的方向流动，以使冷却介质从中心通孔流出，与现有技术相比，避免冷却介质在槽状本体中形成湍流，避免冷却介质在隔水板下方的水槽本体2中向水槽本体2的四周扩散，并与水槽本体2的四壁碰撞，从而能够避免空气在槽状本体中无法排除，并且减少槽状本体中冷却介质乱流的情况发生，从而提高腔室冷却装置的冷却效果。

本发明提供的反应腔室，借助本发明提供的腔室冷却装置，能够避免空气在槽状本体中无法排除，并且减少槽状本体中冷却介质乱流的情况发生，从而提高腔室冷却装置的冷却效果。

附图说明

图1为现有技术中水槽及下部冷却液分配系统的结构示意图；

图2为本发明提供的腔室冷却装置的一种形式的结构示意图；

图3为本发明提供的腔室冷却装置的另一种形式的结构示意图；

附图标记说明：

11-水槽；12-冷却液分配系统；121-第一侧管；122-第二侧管；123-第一组径向管；124-第二组径向管；13-隔水板出水孔；2-槽状本体；21-喷嘴；22-冷却管；23-径向轴线。

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冷却装置及反应腔室进行详细描述。

如图2和图3所示，本实施例提供一种腔室冷却装置，包括槽状本体2、隔水板、冷却管22和多个喷嘴21，其中，冷却管22设置在槽状本体2相对的两个侧边，且用于向多个喷嘴21中通入冷却介质(如图2和图3中的箭头C所示)，多个喷嘴21用于向槽状本体2中通入冷却介质，隔水板覆盖在多个槽状本体2上，并在隔水板中设置有供冷却介质通过的中心通孔，多个喷嘴21分为两组，分别对应设置在槽状本体2相对两个侧边的冷却管22上；每个喷嘴21的出口方向满足使自每个喷嘴21的出口喷出的冷却介质均朝向贯穿中心通孔的径向轴线的方向流动。

本发明提供的腔室冷却装置，借助分别对应设置在槽状本体2相对两个侧边的冷却管22上的两组喷嘴21，使自每个喷嘴21的出口喷出的冷却介质自槽状本体2相对的两个侧边，均朝向贯穿中心通孔的径向轴线的方向流动，以使冷却介质从中心通孔流出，与现有技术相比，避免冷却介质在隔水板下方的水槽本体2中向水槽本体2的四周扩散，并与水槽本体2的四壁碰撞，从而能够避免空气在槽状本体2中无法排除，并且减少槽状本体中冷却介质乱流的情况发生，从而提高腔室冷却装置的冷却效果。

在实际应用中，隔水板的中心通孔设置在隔水板的中心处，且将隔水板设置在使中心通孔位于水槽中心的位置处，这也可以使隔水板下方的冷却介质在中心通孔的一条径向轴线23的两侧均匀分布，利于冷却介质均匀的朝向贯穿中心通孔的轴线的方向流动，但是，中心通孔在隔水板上的位置，以及中心通孔与槽状本体2的位置关系并不以此为限。具体的，若中心通孔为圆孔，则径向轴线23为该圆孔的直径，优选的，该直径选取与槽状本体2的两个侧壁平行的直径；若中心通孔为不规则形状的孔，则径向轴线23为穿过该不规则形状的孔最多区域的中心线，使同一时间可以有最多的冷却介质从中心通孔流出，避免冷却介质在隔水板下方的水槽本体2中向水槽本体2的四周扩散，并与水槽本体2的四壁碰撞，从而能够避免空气在槽状本体2中无法排除，并且减少槽状本体2中冷却介质乱流的情况发生，从而提高腔室冷却装置的冷却效果。

在实际应用中，冷却介质可以采用冷却液，但是并不以此为限。

在本实施例中，每组喷嘴21中至少两个喷嘴21的出口方向相同，以减小每组喷嘴21中从各个喷嘴21中喷出的冷却介质之间的干扰，减少冷却介质在槽状本体2中产生乱流的情况。

可选的，每组喷嘴21中所有喷嘴21的出口方向均相同，以使自每组喷嘴21中各喷嘴21喷出的冷却介质之间相互平行，避免自每组喷嘴21中各喷嘴21喷出的冷却介质之间相互交叉，以避免每组喷嘴21中的任意一个喷嘴21喷出的冷却介质被该组中相邻的喷嘴21喷出的冷却介质影响，或者被该组中其它的喷嘴21喷出的冷却介质影响，进一步减少冷却介质在槽状本体2中产生乱流的情况。

如图2为本实施例提供的实施例一，在实施例一中，每个喷嘴21的出口方向与径向轴线23相互垂直，具体的，每组喷嘴21中的各个喷嘴21的出口方向与径向轴线23之间的夹角为90°(如图2中A所示)，两组喷嘴21中的一组喷嘴21的出口方向与另一组喷嘴21的出口方向相对于中心通孔的径向轴线23对向设置，以能够在槽状本体2中形成层流，借助层流将冷却介质以及槽状本体2内的空气由中心通孔的两侧向中间“驱赶”，避免冷却介质在隔水板下方的水槽本体2中向水槽本体2的四周扩散，并与水槽本体2的四壁碰撞，从而能够避免空气在槽状本体2中无法排除，也可以避免两组喷嘴21喷出的冷却介质之间相互影响。

在本实施例中，每组喷嘴21中的各喷嘴21沿径向轴线23间隔排布，以使自每组喷嘴21中的各喷嘴21的出口喷出的冷却介质在槽状本体2中间隔分布，避免每组喷嘴21中的各喷嘴21喷出的冷却介质被该组中相邻的喷嘴21喷出的冷却介质影响，或者被该组中其它的喷嘴21喷出的冷却介质影响，以减少冷却介质在槽状本体2中产生乱流的情况。

在本实施例中，每组喷嘴21中相邻的两个喷嘴21之间的间距相同，以使自每组喷嘴21中的各喷嘴21的出口喷出的冷却介质之间的间距相同，以提高冷却介质在槽状本体2中的均匀性，以减少冷却介质在槽状本体2中产生乱流的情况。

可选的，间距的取值范围为30mm～50mm，但是并不以此为限，可以根据槽状本体2和腔室本体的尺寸设置，以及具体工艺要求设置。

在本实施例中，两组喷嘴21中的喷嘴21的数量相同，且一一对应地设置，具体的，两组喷嘴21中的喷嘴21的数量相同，且其中一组喷嘴21中的喷嘴21与另一组喷嘴21中的喷嘴21相对设置，以避免自两组喷嘴21中的各个喷嘴21的出口喷出的冷却介质相互影响，利于在槽状本体2中形成层流，减少冷却介质在槽状本体2中产生乱流的情况。

在本实施例中，每组喷嘴21中的至少两个喷嘴21的形状相同，以减小每组喷嘴21中从各个喷嘴21中喷出的冷却介质之间的干扰，减少冷却介质在槽状本体2中产生乱流的情况。

可选的，每组喷嘴21中的所有喷嘴21的形状相同，以避免自每组喷嘴21中的各喷嘴21的出口喷出的冷却介质被自该组喷嘴21中相邻的喷嘴21的出口喷出的冷却介质影响，或者被自该组喷嘴21中的其它的喷嘴21的出口喷出的冷却介质影响，以减少冷却介质在槽状本体2中产生乱流的情况。另外，也有利于对自每组喷嘴21中的各喷嘴21的出口喷出的冷却介质的流速和流量的控制，使自每组喷嘴21中的所有喷嘴21的出口喷出的冷却介质的流速和流量一致。

可选的，两组喷嘴21中的所有喷嘴21的形状均相同，以避免自两组喷嘴21中的喷嘴21的出口喷出的冷却介质之间相互影响，进一步减少冷却介质在槽状本体2中产生乱流的情况，也更有利于对两组喷嘴21中的各喷嘴21喷出的冷却介质的流速和流量的控制，使自两组喷嘴21中的所有喷嘴21的出口喷出的冷却介质的流速和流量一致。

可选的，喷嘴21的形状包括直管、弯管、S形管或者Z形管中的至少一种，但是喷嘴21的形状并不限于此。

可选的，喷嘴21为圆柱体，内径为5mm，但是并不以此为限。

在本实施例中，每组喷嘴21中的至少两个喷嘴21的长度相同，可以减小自每组喷嘴21中的各喷嘴21的出口喷出的冷却介质之间相互影响，并利于对冷却介质的流速和流量的控制。

可选的，每组喷嘴21中的所有喷嘴21的长度相同，避免自每组喷嘴21中的任意一个喷嘴21的出口喷出的冷却介质被自该组喷嘴21中相邻的喷嘴21的出口喷出的冷却介质影响，或者被自该组喷嘴21中的其它的喷嘴21的出口喷出的冷却介质影响，以减少冷却介质在槽状本体2中产生乱流的情况。另外，也有利于对冷却介质的流速和流量的控制，使自每组喷嘴21中的所有喷嘴21的出口喷出的冷却介质的流速和流量一致。

可选的，两组喷嘴21中的所有喷嘴21的长度均相同，可以避免自两组喷嘴21中的各个喷嘴21的出口喷出的冷却介质之间相互影响，也更有利于对冷却介质的流速和流量的控制，使自两组喷嘴21中的所有喷嘴21的出口喷出的冷却介质的流速和流量一致

可选的，喷嘴21的长度的取值范围为5mm-15mm，但是并不限于此，可以根据槽状本体2和腔室本体的尺寸设置，以及具体工艺要求设置。

在本实施例中，各喷嘴21与对应的冷却管22通过焊接或胶接方式连接，且各喷嘴21与对应冷却管22连接的一端的延伸方向与冷却管22的延伸方向垂直，即，各喷嘴21与对应冷却管22垂直连接，利于对冷却介质的流向进行控制。

图3为本实施例提供的实施例二，实施例二与实施例一的区别仅在于每个喷嘴21的出口方向与径向轴线23之间的夹角小于90°；并且，两组喷嘴21中的其中一组喷嘴21中的每个喷嘴21的出口方向与另一组喷嘴21中的每个喷嘴21的出口方向相反，具体的，其中一组喷嘴21中的每个喷嘴21的出口方向相对于径向轴线23倾斜(如图3中D所示)，另一组喷嘴21中的每个喷嘴21的出口方向也相对于径向轴线23倾斜，且其中一组喷嘴21中的每个喷嘴21的出口方向与另一组喷嘴21中的每个喷嘴21的出口方向相反，以能够在槽状本体2中在位于径向轴线23上沿径向轴线23形成多个涡流(如图3中B所示)，借助多个涡流将冷却介质以及槽状本体2内的空气由中心通孔的四周“驱赶”至中心通孔处，避免冷却介质在隔水板下方的水槽本体2中向水槽本体2的四周扩散，并与水槽本体2的四壁碰撞，从而能够避免空气在槽状本体2中无法排除，并且减少槽状本体2中冷却介质乱流的情况发生，从而提高腔室冷却装置的冷却效果。

本实施例还提供一种反应腔室，包括腔室本体和上述的腔室冷却装置，腔室本体的底部置于槽状本体2中，并位于隔水板的上方，当冷却介质自隔水板的中心通孔流出口，会在隔水板的上方的槽状本体2中聚集，槽状本体2的侧壁能够使冷却介质升高至淹没腔室本体的底部的状态，以对腔室本体进行冷却。

本实施例提供的反应腔室，借助本发明提供的腔室冷却装置，能够减少冷却介质在槽状本体2中产生乱流的情况，并且避免空气在槽状本体2中无法排除，从而提高冷腔室却装置对腔室本体的冷却效果。

综上所述，本实施例提供的腔室冷却装置及反应腔室能够避免空气在槽状本体中无法排除，并且减少槽状本体中冷却介质乱流的情况发生，从而提高腔室冷却装置的冷却效果。

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)

1.一种腔室冷却装置，包括槽状本体、隔水板、冷却管和多个喷嘴，其中，所述冷却管设置在所述槽状本体相对的两个侧边，且用于向多个所述喷嘴中通入冷却介质，多个所述喷嘴用于向所述槽状本体中通入所述冷却介质，所述隔水板覆盖在所述槽状本体上，并在所述隔水板中设置有供所述冷却介质通过的中心通孔，其特征在于，多个所述喷嘴分为两组，分别对应设置在所述槽状本体相对两个侧边的所述冷却管上；

每个所述喷嘴的出口方向满足自每个所述喷嘴的出口喷出的冷却介质均朝向贯穿所述中心通孔的径向轴线的方向流动。

2.根据权利要求1所述的腔室冷却装置，其特征在于，每组所述喷嘴中至少两个所述喷嘴的出口方向相同。

3.根据权利要求2所述的腔室冷却装置，其特征在于，每个所述喷嘴的出口方向与所述径向轴线相互垂直。

4.根据权利要求2所述的腔室冷却装置，其特征在于，每个所述喷嘴的出口方向与所述径向轴线之间的夹角小于90°；并且，

两组所述喷嘴中的一组所述喷嘴的出口方向与另一组所述喷嘴的出口方向相反。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的腔室冷却装置，其特征在于，每组所述喷嘴中的各所述喷嘴沿所述径向轴线间隔排布，且每组所述喷嘴中相邻的两个所述喷嘴之间的间距相同，所述间距的取值范围为30mm～50mm。

6.根据权利要求1所述的腔室冷却装置，其特征在于，两组所述喷嘴中的喷嘴的数量相同，且一一对应地设置。

7.根据权利要求1所述的腔室冷却装置，其特征在于，每组所述喷嘴中的至少两个喷嘴的形状相同，且所述喷嘴的形状包括直管、弯管、S形管或者Z形管中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的腔室冷却装置，其特征在于，每组所述喷嘴中的至少两个所述喷嘴的长度相同，且所述喷嘴的长度的取值范围为5mm-15mm。

9.根据权利要求1所述的腔室冷却装置，其特征在于，各所述喷嘴与对应的所述冷却管通过焊接或胶接方式连接，且各所述喷嘴与对应所述冷却管连接的一端的延伸方向与所述冷却管的延伸方向垂直。

10.一种反应腔室，其特征在于，包括腔室本体和如权利要求1-9任意一项所述的腔室冷却装置。

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