CN114188248A - 半导体工艺设备及其加热装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半导体工艺设备及其加热装置，所公开的半导体工艺设备包括气源腔室和管路组件，管路组件与气源腔室连通，且位于气源腔室之外；所公开的加热装置包括壳体和加热组件，壳体用于与气源腔室围成封闭的加热腔室，管路组件设于加热腔室，加热组件设于加热腔室，且用于对加热腔室内的管路组件加热。上述方案可以解决管路组件由加热带包覆加热时，在加热带交接的地方容易出现裸露的间隙而造成管路组件内的气体冷凝而堵塞管路组件的问题。

Description

半导体工艺设备及其加热装置

技术领域

本发明涉及半导体加工技术领域，尤其涉及一种半导体工艺设备及其加热装置。

背景技术

半导体工艺设备对半导体器件的加工，通常需要在工艺腔室内进行。在一些工艺环节中，需要向工艺腔室内充入用于加工半导体器件的反应物(例如反应气体或蒸汽脉冲)，以在工艺腔室内发生反应，进而对半导体器件进行加工。在反应物进入工艺腔室之前，需要预先对反应物进行制备。制备反应物时需要先通过管路组件向气源腔室输入载气，载气携带反应物通过管路组件通入到工艺腔室内。为了使载气和反应物在管路组件内具有良好的热动能，需要对管路组件进行加热。

由于管路组件通常由多个管件和多个阀门组成，在相关技术中，对管路组件的加热通常是在多个管件和多个阀门上单独加装加热带，以使多个管件和多个阀门通过加热带包覆加热。由于多个管件和多个阀门采用分段单独加热，使得在加热带交接的地方容易出现裸露的间隙而造成载气及反应物冷凝堵塞管路组件的问题。

发明内容

本发明公开了半导体工艺设备及其加热装置，以解决管路组件由加热带包覆加热时，在加热带交接的地方容易出现裸露的间隙而造成管路组件内的气体冷凝堵塞管路组件的问题。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

第一方面，本申请公开一种用于半导体工艺设备的加热装置，所述半导体工艺设备包括气源腔室和管路组件，所述管路组件与所述气源腔室连通，且位于所述气源腔室之外；

所述加热装置包括壳体和加热组件，所述壳体用于与所述气源腔室围成封闭的加热腔室，所述管路组件设于所述加热腔室，所述加热组件设于所述加热腔室，且用于对所述加热腔室内的所述管路组件加热。

第二方面，本申请还公开一种半导体工艺设备，包括气源腔室、管路组件、工艺腔室和第一方面所述的加热装置，所述加热装置用于加热所述管路组件；所述管路组件分别与所述气源腔室和所述工艺腔室连通，并用于将所述气源腔室内的反应物输出到所述工艺腔室。

本发明采用的技术方案能够达到以下技术效果：

本申请通过将加热装置设置成包含壳体和加热组件的结构，使得通过壳体和气源腔室可以围成封闭的加热腔室，从而使得管路组件和加热组件均可以设置于加热腔室内，进而使得通过加热组件可以对加热腔室内的管路组件进行加热。由于壳体和气源腔室围成封闭的加热腔室，在加热组件加热时，可以使得加热腔室内的温度整体处于相对均匀的状态，进而使得位于加热腔室内的管组组件整体受热相对均匀，从而可以有效地避免管路组件通过加热带包裹加热时在加热带交接的地方容易出现裸露的间隙而造成管路组件内的气体冷凝堵塞管路组件的问题，同时也避免了管路组件通过加热带包裹加热时，由于加热带不连续而存在管路组件受热不均匀的问题。

附图说明

图1为本发明实施例公开的一种半导体工艺设备的结构示意图；

图2为本发明实施例公开的一种半导体工艺设备的剖视图；

图3为本发明实施例公开的第二加热带与壳体抵接时的示意图；

图4为本发明实施例公开的第五壳部的结构示意图；

图5为本发明实施例公开的第三壳部的结构示意图；

图6为本发明实施例公开的第四壳部的结构示意图；

图7为本发明实施例公开的匀热管的结构示意图。

附图标记说明：

100-气源腔室、

200-管路组件、

300-壳体、310-第三壳部、320-第四壳部、330-第五壳部、

410-第二加热带、420-第一基座、430-第一调节组件、431-第一调节螺栓、432-锁紧螺母、433-托盘、440-第二基座、450-第二调节组件、

500-匀热管、510-出气孔、

600-调节阀、

700-加热组件、710-第一加热带、720-导热板。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图，详细说明本发明各个实施例公开的技术方案。

请参考图1至图7，本发明实施例公开了一种半导体工艺设备的加热装置。所公开的加热装置可以用于对进入半导体工艺设备的工艺腔室内的反应物在进入工艺腔室前进行加热。

半导体工艺设备包括气源腔室100和管路组件200，管路组件200与气源腔室100连通，且位于气源腔室100之外。气源腔室100用于储存半导体器件工艺时所使用的反应物，管路组件200包括多个阀门(图2中的圆圈)和多段管路(图2中两个圆圈之间连通的管段)且用于传输气体，具体的，管路组件200用于向气源腔室100输送用于承载反应物的载气，并将气源腔室100内的载气携带的反应物输入到工艺腔室内。

加热装置包括壳体300和加热组件700，壳体300用于与气源腔室100围成封闭的加热腔室。壳体300可以是与气源腔室100的一个外壁抵接以围成封闭的加热腔室；壳体300也可以是夹设在气源腔室100的外壁，气源腔室100的部分可以位于加热腔室内，以围成封闭的加热腔室。这里对壳体300和气源腔室100围成加热腔室的具体结构不做限制。加热组件700可以是加热丝，也可以是红外加热灯，这里对加热组件700的结构不做具体的限制。

管路组件200设于加热腔室，气源腔室100的与管路组件200连通的部位位于围成加热腔室所在的部分。加热组件700设于加热腔室，且用于对加热腔室进行加热。加热组件700对加热腔室加热，以对位于加热腔室内的管路组件200进行加热。

在具体的实施过程中，壳体300与气源腔室100围成封闭的加热腔室，管路组件200设于加热腔室，加热组件700设于加热腔室以对加热腔室进行加热，加热腔室对管路组件200加热以对管路组件200内的载气及反应物加热。

本申请通过将加热装置设置成包含壳体300和加热组件700的结构，使得通过壳体300和气源腔室100可以围成封闭的加热腔室，从而使得管路组件200和加热组件700均可以设置于加热腔室内，进而使得通过加热组件700可以对加热腔室进行加热。由于壳体300和气源腔室100围成封闭的加热腔室，在加热组件700对加热腔室加热时，可以使得加热腔室内的温度整体处于相对均匀的状态，进而使得位于加热腔室内的管组组件整体受热相对均匀，从而可以有效地避免管路组件200通过加热带包裹加热时在加热带交接的地方容易出现裸露的间隙而造成管路组件200内的气体冷凝堵塞管路组件200的问题，同时也避免了管路组件200通过加热带包裹加热时，由于加热带不连续而存在管路组件200受热不均匀的问题。

一种可选的实施例，壳体300可以包括至少两个壳部，至少两个壳部可以包括第一壳部和第二壳部。第一壳部可以与第二壳部采用焊接或者螺钉紧固的方式相连，第一壳部和第二壳部可以夹设于气源腔室100，以使壳体300与气源腔室100连接，以实现壳体300与气源腔室100的安装。第一壳部、第二壳部和气源腔室100可以围成至少部分加热腔室。第一壳部和第二壳部可以分离以使壳体300与气源腔室100分离，第一壳部和第二壳部也可以是在夹设于气源腔室100并沿气源腔室100的外壁抽出以使壳体300与气源腔室100分离。

通过将第一壳部和第二壳部相连，且夹设于气源腔室100，使得壳体300与气源腔室100连接，以实现壳体300与气源腔室100的安装，进而使得第一壳部、第二壳部和气源腔室100可以围成至少部分加热腔室。将壳体300设置成第一壳部和第二壳部，第一壳部和第二壳部夹设于气源腔室，即实现了壳体300与气源腔室100的安装，也使得壳体300与气源腔室100之间的拆卸更简便，从而便于加热腔室内部的部件的维护保养。

一种可选的实施例，壳体300可以包括至少两个壳部，至少两个壳部可以包括第三壳部310、第四壳部320和第五壳部330，第三壳部310和第四壳部320夹设于气源腔室100，以实现壳体300与气源腔室100的安装，第三壳部310和第四壳部320均与整体呈U型的的第五壳部330相连，且第三壳部310与第四壳部320相对设置，第三壳部310、第四壳部320、第五壳部330和气源腔室100围成封闭的加热腔室。

一种可选的实施例，加热装置可以包括第二加热带410、第一基座420和第一调节组件430。第二加热带410可以包裹于气源腔室100的外壁，第二加热带410可以用于对气源腔室100进行加热。第一调节组件430可以连接于第一基座420和第二加热带410之间，第一调节组件430可以用于驱动第二加热带410与壳体300抵接，以使气源腔室100可以位于第二加热带410和壳体300围成的封闭空间内。壳体300可以支撑于第一基座420上，当然也可以支撑于其他支撑部件上。

在第二加热带410包裹于气源腔室100的外壁时，第二加热带410与壳体300的连接处可能会存在间隙，从而使得气源腔室100在间隙处出现冷点而造成加热不均匀的问题。通过将第一调节组件430连接于第二加热带410与第一基座420之间，使得第一调节组件430可以调节第二加热带410与壳体300抵接，进而使得气源腔室100位于第二加热带410和壳体300围成的封闭空间内，从而有效地解决了第二加热带410与壳体300之间由于包裹不严存在间隙而造成气源腔室100存在冷点而造成加热不均匀的问题，从而有效地提高了气源腔室100内的加热性能。

一种可选的实施例，第一调节组件430可以包括第一调节螺栓431、锁紧螺母432和托盘433。第二加热带410可以支撑于托盘433上，托盘433可以通过加热带对气源腔室100进行支撑。第一调节螺栓431的第一端可以与托盘433固定相连，第一调节螺栓431的第二端可以与第一基座420螺纹连接。第一调节螺栓431相对第一基座420转动可调节托盘433与第一基座420之间的间距，以驱动第二加热带410与壳体300抵接，锁紧螺母432与第一调节螺栓431可以螺纹配合，锁紧螺母432可以用于抵接于第一基座420，以限制第一调节螺栓431转动。具体的，第一调节螺栓431的第一端与托盘433固定连接，第一调节螺栓431相对第一基座420的转动可以是转动托盘433带动第一调节螺栓431转动。

通过将第一调节组件430设置为第一调节螺栓431、锁紧螺母432和托盘433的结构，第一调节螺栓431的第一端与托盘433固定连接，第一调节螺栓431的第二端与第一基座420螺纹连接，使得托盘433可以对第二加热带410和气源腔室100起到支撑的作用，还使得通过转动托盘433带动第一调节螺栓431可调节托盘433与第一基座420之间的间距，进而使得通过调节托盘433与第一基座420之间的间距而调节支撑于托盘433上的第二加热带410移动，从而可以驱动第二加热带410与壳体300抵接，从而使得第二加热带410与壳体300围成封闭的空间。通过调节第一调节螺栓431的转动来调节托盘433移动，进而调节第二加热带410抵接于壳体300的调节方式，调节精度相对较高，且便于操作和控制。通过锁紧螺母432的锁紧，使得第一调节螺栓431在调节完毕后能够稳定的对托盘433进行支撑。

一种可选的实施例，加热装置可以包括第二加热带410、第二基座440和第二调节组件450。第二加热带410可以包裹于气源腔室100的外壁。第二加热带410可以用于对气源腔室100进行加热。壳体300可以通过第二调节组件450与第二基座440相连，第二调节组件450可以通过调节壳体300相对第二基座440的距离，以驱动壳体300与第二加热带410抵接，以使气源腔室100位于第二加热带410和壳体300围成的封闭空间内。第二加热带410可以支撑于第二基座440上，当然，第二加热带410也可以支撑于其他支撑部件上。

通过设置第二加热带410，使得第二加热带410包裹在气源腔室100上可以对气源腔室100进行加热，通过将第二调节组件450连接于第二基座440和壳体300之间，使得第二调节组件450可以调节壳体300相对第二基座440之间的距离，进而使得壳体300移动以使第二加热带410抵接于壳体300上，从而使得气源腔室100位于第二加热带410和壳体300围成的封闭空间内，从而避免气源腔室100在加热时存在加热带包裹不严而存在冷点的问题，进而有效地提高了气源腔室100的加热性能。

优选的，如图1和图2所示，第二基座440可以是设置于壳体外壁的多个支撑件，支撑件上设置有螺柱和螺母，螺柱和螺母可以作为第二调节组件450调节壳体300与支撑件之间的间距，即通过旋转调整螺母实现壳体300在竖直方向的移动，进而实现壳体300与气源腔室100顶部在接合面的密封，从而实现气源腔室顶端的密封及保温。

一种可选的实施例，加热装置可以包括匀热管500，匀热管500的第一端可以位于加热腔室之外，匀热管的第二端可以穿过壳体300伸入加热腔室，匀热管500可以用于向加热腔室内输送气体。匀热管500输送的气体可以是干燥且洁净的气体，例如氮气或洁净的压缩空气。

通过设置匀热管500，匀热管500的一端伸入至加热腔室内，使得匀热管500可以向加热腔室内输送气体，进而使得气体可以均匀分布在加热腔室内，从而使得加热组件700加热时，输入的气体吸收热量且均匀的分布于加热腔室内，从而使得加热腔室内的热量相对均匀，进而使得对管路组件200加热均匀。同时，输入的气体为干燥且洁净的气体时，还可以使内部的环境更有利于保护管路组件200，以减缓管路组件200的腐蚀。

一种可选的实施例，匀热管500伸入加热腔室的部分通过固定支架可以沿壳体300的内壁延伸设置，匀热管500的第二端可以封堵，匀热管500伸入加热腔室的部分可以开设有多个间隔设置的出气孔510。

通过将匀热管500伸入加热腔室的部分沿壳体300的内壁延伸设置，使得匀热管500不但具有传输气体的作用，匀热管500还可以起到支撑加强壳体300的作用。匀热管500的伸入加热腔室的部分开设有多个间隔设置的出气孔510，使得向加热腔室输送气体时，气体可以均匀的分布于加热腔室内并形成气体对流，从而使得加热组件700对加热腔室加热时，加热腔室内部的热量可以相对更均匀的扩散开，这样通过热传导和热对流形式对管路组件进行加热，可以达到管路组件在密闭空间内整体均匀加热的效果。。

具体的，出气孔510的孔径可以是0.5至3mm之间，当然，出气孔510的孔径也可以是其他尺寸。

一种可选的实施例，加热装置可以包括调节阀600，调节阀600可以设于匀热管500上靠近第一端的区域，调节阀600可以用于调节加热腔室内的气压。调节阀600可以控制匀热管500输送气体的压力，匀热管500还可以通过控制输送至加热腔室内的气体控制加热腔室内的气压。

通过在匀热管500上设置调节阀600，使得调节阀600可以控制匀热管500输送气体的压力，匀热管500还可以通过控制输送至加热腔室内的气体控制加热腔室内的气压，进而使得加热腔室的环境实现精确的控制，从而使得加热腔室对管路组件200的加热更稳定。

一种可选的实施例，加热组件700可以包括第一加热带710，第一加热带710可以沿壳体300的内壁铺设。通过第一加热带710沿壳体300的内壁铺设，使得第一加热带710对加热腔室进行加热时加热更均匀，且壳体300还可以为第一加热带710的安装提供安装的基础，使得结构更加紧凑。

进一步的，加热组件700还包括导热板720，导热板720可以与壳体300相连，导热板720可以沿壳体300的内壁铺设，以使第一加热带710夹设于壳体300和导热板720之间。通过设置导热板720，导热板720与壳体300可以采用螺钉紧固的方式相连，使得第一加热带710可以夹设于壳体300和导热板720之间。导热板720可以使得第一加热带710的热量传输至加热腔室时更均匀，在第一加热带710加热功率不稳定时，导热板720的温度变换不会快速发生变化，进而使得加热更稳定，且导热板720还具有对加热腔室进行保温的作用。

具体的，导热板720优选的采用铝合金材质，厚度为2至5mm之间。当然导热板还可以是其他的材质和厚度。

本申请公开一种半导体工艺设备，所公开的半导体工艺设备包括气源腔室100(例如源瓶)、管路组件200、工艺腔室和上述实施例公开的加热装置。加热装置用于加热管路组件200,。管路组件200分别与气源腔室100和工艺腔室连通，并用于将气源腔室100内的反应物输出到工艺腔室的内部。通过加热装置对管路组件200进行加热，使得管路组件200内通过加热装置加热的反应物可以输入至工艺腔室内，进而可以满足半导体器件在工艺腔室内的工艺。

本发明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。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本发明的保护之内。

Claims (11)

1.一种用于半导体工艺设备的加热装置，其特征在于，所述半导体工艺设备包括气源腔室(100)和管路组件(200)，所述管路组件(200)与所述气源腔室(100)连通，且位于所述气源腔室(100)之外；

所述加热装置包括壳体(300)和加热组件(700)，所述壳体(300)用于与所述气源腔室(100)围成封闭的加热腔室，所述管路组件(200)设于所述加热腔室，所述加热组件(700)设于所述加热腔室，且用于对所述加热腔室内的所述管路组件(200)加热。

2.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述壳体(300)包括至少两个壳部，所述至少两个壳部包括第一壳部和第二壳部，所述第一壳部用于与所述第二壳部相连，所述第一壳部和所述第二壳部夹设于所述气源腔室(100)，以使所述壳体(300)与所述气源腔室(100)连接，所述第一壳部、所述第二壳部和所述气源腔室(100)围成至少部分所述加热腔室。

3.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述加热装置包括第二加热带(410)、第一基座(420)和第一调节组件(430)；

所述第二加热带(410)包裹于所述气源腔室(100)的外壁；

所述第一调节组件(430)连接于所述第一基座(420)和所述第二加热带(410)之间，所述第一调节组件(430)用于驱动所述第二加热带(410)与所述壳体(300)抵接，以使所述气源腔室(100)位于所述第二加热带(410)和所述壳体(300)围成的封闭空间内。

4.根据权利要求3所述的加热装置，其特征在于，所述第一调节组件(430)包括第一调节螺栓(431)、锁紧螺母(432)和托盘(433)，所述第二加热带(410)支撑于所述托盘(433)，所述第一调节螺栓(431)的第一端与所述托盘(433)固定相连，所述第一调节螺栓(431)的第二端与所述第一基座(420)螺纹连接，所述第一调节螺栓(431)相对所述第一基座(420)转动可调节所述托盘(433)与所述第一基座(420)之间的间距，以驱动所述第二加热带(410)与所述壳体(300)抵接，所述锁紧螺母(432)与所述第一调节螺栓(431)螺纹配合，所述锁紧螺母(432)用于抵接于所述第一基座(420)，以限制所述第一调节螺栓(431)转动。

5.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述加热装置包括第二加热带(410)、第二基座(440)和第二调节组件(450)；

所述第二加热带(410)包裹于所述气源腔室(100)的外壁；

所述壳体(300)通过所述第二调节组件(450)与所述第二基座(440)相连，所述第二调节组件(450)通过调节所述壳体(300)相对所述第二基座(440)的距离，以驱动所述壳体(300)与所述第二加热带(410)抵接，以使所述气源腔室(100)位于所述第二加热带(410)和所述壳体(300)围成的封闭空间内。

6.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述加热装置包括匀热管(500)，所述匀热管(500)的第一端位于所述加热腔室之外，所述匀热管的第二端穿过所述壳体(300)伸入所述加热腔室，所述匀热管(500)用于向所述加热腔室输送气体。

7.根据权利要求6所述的加热装置，其特征在于，所述匀热管(500)的伸入所述加热腔室的部分沿所述壳体(300)的内壁延伸设置，所述匀热管(500)的第二端封堵，所述匀热管(500)伸入所述加热腔室的部分开设有多个间隔设置的出气孔(510)。

8.根据权利要求6所述的加热装置，其特征在于，所述加热装置包括调节阀(600)，所述调节阀(600)设于所述匀热管(500)上靠近所述第一端的区域，所述调节阀(600)用于调节所述加热腔室内的气压。

9.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述加热组件(700)包括第一加热带(710)，所述第一加热带(710)沿所述壳体(300)的内壁铺设。

10.根据权利要求9所述的加热装置，其特征在于，所述加热组件(700)还包括导热板(720)，所述导热板(720)沿所述壳体(300)的内壁铺设，以使所述第一加热带(710)夹设于所述壳体(300)和所述导热板(720)之间。

11.一种半导体工艺设备，其特征在于，包括气源腔室(100)、管路组件(200)、工艺腔室和权利要求1至10任意一项所述的加热装置，所述加热装置用于加热所述管路组件(200)；所述管路组件(200)分别与所述气源腔室(100)和所述工艺腔室连通，并用于将所述气源腔室(100)内的反应物输出到所述工艺腔室。

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