CN112864054B - 半导体加工设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开一种半导体加工设备，所公开的半导体加工设备包括反应腔室(100)、冷凝器(200)、转接部(300)和水盒(400)，所述反应腔室(100)、所述冷凝器(200)、所述转接部(300)和所述水盒(400)依次连通，所述冷凝器(200)包括管体(210)和设置在所述管体(210)内的螺旋阻尼片(220)，所述螺旋阻尼片(220)具有朝向所述管体(210)的进气端口的螺旋面，所述螺旋面与所述管体(210)的轴线方向之间的夹角(A)小于90°。上述方案能够解决由于半导体工艺设备对压力变化无法较为快速做出响应而导致工艺效果不理想的问题。
Description
技术领域
本申请涉及半导体加工技术领域，尤其涉及一种半导体加工设备。
背景技术
在半导体的加工过程中会涉及到湿氧氧化工艺，湿氧氧化工艺由于具有成膜速率快的优势，因此被广泛地应用。
相关技术中，在进行湿氧氧化工艺的过程中，相应的半导体加工设备的反应腔室排出的气体会经过冷凝器冷凝，最终向下一个工序进行输送。但是，冷凝器对气体产生较大的阻力，使得反应腔室中的压力变化无法较为快速地被压力检测设备检测到，进而导致半导体工艺设备根据反应腔室内的压力变化做出无法较为快速响应，最终会影响工艺效果。
发明内容
本申请公开一种半导体加工设备，以解决由于半导体工艺设备对压力变化无法较为快速做出响应而导致工艺效果不理想的问题。
为解决上述问题，本申请采用下述技术方案：
本申请公开一种半导体加工设备，包括反应腔室、冷凝器、转接部和水盒，所述反应腔室、所述冷凝器、所述转接部和所述水盒依次连通，所述冷凝器包括管体和设置在所述管体内的螺旋阻尼片，所述螺旋阻尼片具有朝向所述管体的进气端口的螺旋面，所述螺旋面与所述管体的轴线方向之间的夹角小于90°。
本申请采用的技术方案能够达到以下有益效果：
在本申请公开的半导体加工设备中，管体内的螺旋阻尼片具有朝向冷凝器的管体的进气端口的螺旋面，从而使得水滴可以附着在螺旋面上，螺旋面与管体的轴线方向之间的夹角小于90°，从而使得螺旋阻尼片可以具有朝向出气端口的螺旋导流的功能，水滴沿螺旋阻尼片的螺旋导向方向流到出气端口，螺旋阻尼片的螺旋层数较多，在气体通过螺旋阻尼片与管体形成的螺旋空间至出气端口的过程中，气体中的水蒸气可以充分地被冷凝，从而使得冷凝器内可以形成较多的水滴，此过程中，由于螺旋面与管体的轴线方向之间的夹角小于90°，因此气体受到的阻力较小，进而能进一步保证半导体加工设备对气压的检测精度。
与此同时，水滴可以沿螺旋阻尼片的螺旋导流方向从管体的出气端口滴落至转接部，从而避免水滴大量聚集在出气端口出现堵塞而导致气体无法快速地通过转接部到达下文所述压力控制阀进行压力检测，进而使得气体可以快速通过出气端口，且半导体工艺设备可以快速检测出反应腔室内的压力变化的同时，也可以快速地做出调节，进而保证半导体工艺设备中的湿氧氧化工艺的工艺效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或背景技术中的技术方案，下面将对实施例或背景技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例公开的半导体加工设备的剖视图；
图2为图1的局部剖视图；
图3为图2的局部剖视图。
附图标记说明：
100-反应腔室；
200-冷凝器、210-管体、211-第一管体、212-第二管体、220-螺旋阻尼片、230-支撑轴、240-冷凝水导流轴；
300-转接部；
400-水盒、410-盒体、420-进液管、430-排液管；
500-排气管道；
600-压力控制阀、610-排水管；
700-压力检测管；
800-补水装置、810-第一水位传感器、820-补水管、830-补水阀、840-控制器、850-第二水位传感器；
A-夹角。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
以下结合附图，详细说明本申请各个实施例公开的技术方案。
请参考图1至图3，本申请实施例公开一种半导体加工设备，所公开的半导体加工设备包括反应腔室100、冷凝器200、转接部300和水盒400。
反应腔室100为半导体加工设备进行湿氧氧化工艺提供加工场所。所涉及的半导体加工设备可以是立式氧化热处理设备。
冷凝器200为半导体加工设备的冷却功能器件，由于湿氧氧化工艺产生的较为高温的气体中有水蒸气，冷凝器200可以对水蒸气进行液化而形成水滴。
水盒400为半导体加工设备的储存功能器件，可以对液化后形成的水滴进行收集储存。
在本申请实施例中，反应腔室100、冷凝器200、转接部300和水盒400依次连通，且密封相连，从而避免气体泄露而导致半导体加工设备的压力失衡，冷凝器200包括管体210和设置在管体210内的螺旋阻尼片220，湿氧氧化工艺产生的气体经过冷凝器200进行冷凝。
在冷凝器200的工作过程中，管体210与反应腔室100相连，气体进入管体210后，管体210的内壁可以传导气体中的水蒸气的热量，从而使得气体中的水蒸气被冷凝而形成液化的水滴，管体210的内壁将热量传导至冷凝器200的冷凝液体。在本申请实施例中，螺旋阻尼片220可以设置在管体210内。
管体210内的螺旋阻尼片220具有朝向管体210的进气端口的螺旋面，从而使得水滴可以附着在螺旋面上，螺旋面与管体210的轴线方向之间的夹角A小于90°，从而使得螺旋阻尼片220可以具有朝向出气端口的螺旋导流的功能，水滴沿螺旋阻尼片220的螺旋导向方向流到出气端口，螺旋阻尼片220的螺旋层数较多，在气体通过螺旋阻尼片220与管体210形成的螺旋空间至出气端口的过程中，气体中的水蒸气可以充分地被冷凝，从而使得冷凝器200内可以形成较多的水滴，此过程中，由于螺旋阻尼片220的螺旋面与管体210的轴线方向之间的夹角A小于90°，因此气体受到的阻力较小，进而能进一步保证半导体加工设备对气压的检测精度。
与此同时，水滴可以沿螺旋阻尼片220的螺旋导流方向从管体210的出气端口滴落至转接部300，从而避免水滴大量聚集在出气端口而出现堵塞，进而能够避免由于堵塞而导致气体无法快速地通过转接部300到达下文所述压力控制阀600进行压力检测，进而使得气体可以快速通过出气端口，且半导体工艺设备可以快速检测出反应腔室100内的压力变化的同时，也可以快速地做出调节，进而保证半导体工艺设备中的湿氧氧化工艺的工艺效果。
另外，管体210的制作材料可以是玻璃、铜合金和铝合金等导热材料，从而使得管体210可以快速地传导气体中的水蒸气的热量，进而提高水蒸气液化的速度。
在一种可选的方案中，管体210可以包括第一管体211和第二管体212，第二管体212可以贯穿第一管体211，且密封相连，第二管体212的进气端口与反应腔室100相连，第二管体212的出气端口与转接部300相连，第一管体211包括入口部和出口部，温度较低的冷凝液体不断从入口部和出口部循环流动保证冷凝器200的冷凝效果，从而保证第二管体212的内壁始终保持较低的温度，从而使得更多的水蒸气可以被冷凝而形成液化的水滴，其中，第二管体212的进气端口为管体210的进气端口，第二管体212的出气端口为管体210的出气端口。
在本申请实施例中，冷凝器200还可以包括支撑轴230，支撑轴230可以设置在管体210内，具体地，支撑轴230可以沿管体210的轴线方向设置在管体210内，螺旋阻尼片220可以设置在支撑轴230上，且围绕支撑轴230螺旋延伸，从而使得支撑轴230可以提供给螺旋阻尼片220有效地辅助支撑，且保证螺旋阻尼片220的螺旋角度不变，从而使得水滴可以以一定的加速度移动，进而保证水滴可以更为平稳顺畅地沿着螺旋阻尼片220的导流方向流动，其中，螺旋阻尼片220可以部分边缘抵触在管体210的内壁上，从而使得附着在管体210的内壁上的水滴可以受重力流动至螺旋面，然后，水滴可以沿螺旋阻尼片220的导流方向滴落至转接部300。当然，此种结构应该以不影响气体的正常流动为前提。
在本申请实施例中，冷凝器200还可以包括冷凝水导流轴240，冷凝水导流轴240的第一端可以与支撑轴230的端部连接，当然，冷凝水导流轴240的第一端可以通过粘接、焊接等方式实现与支撑轴230的端部连接，冷凝水导流轴240的第二端可以与管体210的出气端口的边缘连接，冷凝水导流轴240具有导向作用，从而使得水滴可以沿冷凝水导流轴240的导向方向流出出气端口，管体210的出气端口可以与转接部300的内腔连通，气体可以畅通地穿过出气端口进入转接部300，水滴可以经过冷凝水导流轴240沿出气端口与转接部300的内腔连通的衔接处，进而流至出气端口所对的转接部300的内腔的内壁上。
在进一步的技术方案中，转接部300的内腔可以为圆柱面，出气端口的边缘通过圆弧面与圆柱面衔接，从而形成缓冲导流区，水滴沿缓冲导流区的导向方向流动至出气端口所对的转接部300的内腔的内壁上，从而避免水滴从出气端口直接滴落在转接部300的内腔内壁，而导致溅落到其他位置，进而能够避免出现散落的水滴堵塞气体在转接部300的其他出口的风险，即使依然有少量的水滴会从缓冲导流区被气体带动滴落，缓冲导流区也可以降低水滴在滴落前的势能，进而减小水滴滴落至转接部300的内腔的散落范围，由于内腔的内壁为圆弧面，从而使得水滴较难长时间附着在内腔的内壁上，当然，转接部300与水平面形成一定的倾斜角度，从而使得水滴可以在重力沿该倾斜角度的分力驱动下流动至水盒400内。
当然，冷凝水导流轴240可以为多个，多个冷凝水导流轴240的第一端均可以与支撑轴230的端部连接，多个冷凝水导流轴240的第二端沿着出气端口的边缘均布，多个冷凝水导流轴240起到分流引导的作用，从而避免较多的水滴聚集在一起堵塞出气端口而影响气体的顺畅流动，进而提高气体通过冷凝器200和转接部300的通畅性。
在本申请实施例中，螺旋阻尼片220与支撑轴230相连的内侧边缘可以低于螺旋阻尼片220的外侧边缘，从而使得螺旋阻尼片220的螺旋面与支撑轴230的轴线形成小于90°的夹角(即夹角A)，水滴在受到螺旋阻尼片220的螺旋导向的同时，水滴也在向支撑轴230靠拢，从而使得水滴更容易汇集到支撑轴230上，最终通过支撑轴230向着出气端口的方向引导，进而能够使得水滴的路径变短，进而缩短水滴到水盒400的时间，与此同时，附着在第二管体212内壁的水滴受重力影响流动至螺旋面后，也可以沿螺旋阻尼片220的螺旋面向支撑轴230靠拢，且流动至水盒400。
在本申请实施例中，水盒400可以包括盒体410、进液管420和排液管430，具体地，进液管420的第一端可以与转接部300的内腔连通，进液管420的第二端可以与盒体410连通，从而使得水滴可以沿进液管420的内壁流进盒体410内，排液管430的第一端位于盒体410之内，且排液管430的第一端高于进液管420的第二端，排液管430的第二端伸出至盒体410之外，当盒体410内的水位高于排液管430的第一端的情况下，盒体410内的水可以从排液管430流出盒体410之外，达到排液的目的。
与此同时，为了保证半导体加工设备内部的气压稳定，盒体410的水位要高于进液管420的第二端，从而避免气体通过进液管420进入到盒体410再从排液管430出去而导致半导体加工设备内部的气压失衡，进而保证湿氧氧化工艺的加工效果。
在本申请实施例中，所公开的半导体加工设备还可以包括排气管道500和补水装置800。具体地，排气管道500上可以设置有压力控制阀600，压力控制阀600通过检测反应腔室100的压力变化控制排气管道500排出部分的气体来调整半导体加工设备内部的气压，进而提高湿氧氧化工艺的工艺效果。
在进一步的技术方案中，压力控制阀600上可以设置有压力检测管700和排水管610，压力检测管700的第一端与压力控制阀600连通，压力检测管700的第二端与转接部300的内腔连通，部分的气体可以进入压力检测管700到压力控制阀600进行检测半导体加工设备内部的气压变化，冷凝器200与转接部300相连通的部位与压力检测管700的第二端间隔设置，从而缓解冷凝器200流出的水滴对压力检测管700的影响。
排水管610与盒体410连通，排水管610是压力控制阀600与水盒400的气体流通器件，部分的气体通过转接部300会进入到水盒400内，部分的气体可以通过排水管610进入压力控制阀600，从而使得反应腔室100的气体可以在半导体加工设备内循环流动，进而使得压力控制阀600可以时刻检测反应腔室100内部的气压变化。
在进一步的技术方案中，补水装置800可以包括第一水位传感器810、补水管820、补水阀830和控制器840，具体地，第一水位传感器810可以设置在盒体410内，第一水位传感器810高于进液管420的第二端，且低于排液管430的第一端，第一水位传感器810感应的水位为第一水位，其中，第一水位的位置高于进液管420的第二端，且低于排液管430的第一端，在第一水位传感器810未输出第一感应信号的情况下，控制器840控制补水阀830开启，以通过补水管820向盒体410内补液，从而保证盒体410内的水位保持在第一水位传感器810感应的第一水位以上，从而有效避免气体从排液管430泄露而导致半导体加工设备内部的气压失衡。同时也能够避免由于水位过低，从而导致气体克服盒体410内的水压而泄入盒体410内。可见，盒体410内汇集的水滴还能够发挥平衡半导体加工设备内的气压的作用。另外，水盒400的水位较低也会增大水盒400内的气体空间，从而影响排水管610内的气压和压力控制阀600的检测精度，所以第一水位的位置要始终高于进液管420的第二端。
在进一步的技术方案中，补水装置800还可以包括第二水位传感器850，第二水位传感器850可以设置在盒体410内，第二水位传感器850的高度大于第一水位传感器810的高度，第二水位传感器850低于排液管430的第一端，第二水位传感器850感应的水位为第二水位，其中，第二水位高于第一水位，且低于排液管430的第一端，在第二水位传感器850输出第二感应信号的情况下，控制器840控制补水阀830关闭，从而避免补水阀830一直开启导致水盒400补液过度而导致排液管430持续排液，且造成浪费，第一水位传感器810和第二水位传感器850可以有效持续监控水盒400的水位，从而避免操作人员专门去检查水盒400的水位，进而无需人为进行补水，最终达到智能、高效、准确地控制的目的。
在本申请实施例中，补水装置800还可以包括报警器，在第一水位传感器810未输出第一感应信号的情况下，控制器840控制报警器报警，从而使得报警器可以提示操作人员当前水盒400的水位低于第一水位，其中，若第一水位传感器810出现较长时间未输出第一感应信号，从而使得报警器警示维护人员需要对第一水位传感器810检修或更换，进而有效避免水位低于进液管420的第二端而导致气体从排液管430泄露。
上述结构实现半导体加工设备能够自动化地监控水盒400的水位，从而能较好地确保半导体加工设备可以更高效地检测反应腔室100内部的气压变化而快速做出响应，进而保证半导体加工设备的湿氧氧化工艺的效果。
本申请上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种半导体加工设备，其特征在于，包括反应腔室(100)、冷凝器(200)、转接部(300)和水盒(400)，其中：
所述反应腔室(100)、所述冷凝器(200)、所述转接部(300)和所述水盒(400)依次连通，所述冷凝器(200)包括管体(210)和设置在所述管体(210)内的螺旋阻尼片(220)，所述螺旋阻尼片(220)具有朝向所述管体(210)的进气端口的螺旋面，所述螺旋面与所述管体(210)的轴线方向之间的夹角(A)小于90°。
2.根据权利要求1所述的半导体加工设备，其特征在于，所述冷凝器(200)还包括支撑轴(230)，所述支撑轴(230)设置在所述管体(210)内，所述螺旋阻尼片(220)设置在所述支撑轴(230)上，且围绕所述支撑轴(230)螺旋延伸。
3.根据权利要求2所述的半导体加工设备，其特征在于，所述冷凝器(200)还包括冷凝水导流轴(240)，所述冷凝水导流轴(240)的第一端与所述支撑轴(230)的端部连接，所述冷凝水导流轴(240)的第二端与所述管体(210)的出气端口的边缘连接，所述管体(210)的所述出气端口与所述转接部(300)的内腔连通。
4.根据权利要求3所述的半导体加工设备，其特征在于，所述转接部(300)的内腔为圆柱面，所述出气端口的边缘通过圆弧面与所述圆柱面衔接。
5.根据权利要求3所述的半导体加工设备，其特征在于，所述冷凝水导流轴(240)为多个，多个所述冷凝水导流轴(240)的第一端均与所述支撑轴(230)的端部连接，多个所述冷凝水导流轴(240)的第二端沿着所述出气端口的边缘均布。
6.根据权利要求2所述的半导体加工设备，其特征在于，所述螺旋阻尼片(220)与所述支撑轴(230)相连的内侧边缘低于所述螺旋阻尼片(220)的外侧边缘。
7.根据权利要求1-6任一项所述的半导体加工设备，其特征在于，所述水盒(400)包括盒体(410)、进液管(420)和排液管(430)，所述进液管(420)的第一端与所述转接部(300)的内腔连通，所述进液管(420)的第二端与所述盒体(410)连通，所述排液管(430)的第一端位于所述盒体(410)之内，且所述排液管(430)的第一端高于所述进液管(420)的第二端，所述排液管(430)的第二端伸出至所述盒体(410)之外。
8.根据权利要求7所述的半导体加工设备，其特征在于，还包括排气管道(500)和补水装置(800)，所述排气管道(500)上设置有压力控制阀(600)，所述压力控制阀(600)上设置有压力检测管(700)和排水管(610)，所述压力检测管(700)的第一端与所述压力控制阀(600)连通，所述压力检测管(700)的第二端与所述转接部(300)的内腔连通，所述冷凝器(200)与所述转接部(300)相连通的部位与所述压力检测管(700)的第二端间隔设置，所述排水管(610)与所述盒体(410)连通，所述补水装置(800)包括第一水位传感器(810)、补水管(820)、补水阀(830)和控制器(840)，所述第一水位传感器(810)设置在所述盒体(410)内，所述第一水位传感器(810)高于所述进液管(420)的第二端，且低于所述排液管(430)的第一端，其中：
在所述第一水位传感器(810)未输出第一感应信号的情况下，所述控制器(840)控制所述补水阀(830)开启，以通过所述补水管(820)向所述盒体(410)内补液。
9.根据权利要求8所述的半导体加工设备，其特征在于，所述补水装置(800)还包括第二水位传感器(850)，所述第二水位传感器(850)设置在所述盒体(410)内，所述第二水位传感器(850)的高度大于所述第一水位传感器(810)的高度，所述第二水位传感器(850)低于所述排液管(430)的第一端，其中：
在所述第二水位传感器(850)输出第二感应信号的情况下，所述控制器(840)控制所述补水阀(830)关闭。
10.根据权利要求8所述的半导体加工设备，其特征在于，所述补水装置(800)还包括报警器，在所述第一水位传感器(810)未输出所述第一感应信号的情况下，所述控制器(840)控制所述报警器报警。
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