CN114318300A - 一种半导体加工设备及其反应腔室、工艺管路穿腔模块 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种半导体加工设备及其反应腔室、工艺管路穿腔模块，该半导体工艺管路穿腔模块包括模块本体及温控系统，模块本体设置有汽化通道；温控系统包括温度调节装置以及测控装置，温度调节装置设置于模块本体，测控装置设置于模块本体且测控装置与温度调节装置通信连接，测控装置用于检测模块本体的温度并据此检测信息控制温度调节装置；该半导体工艺管路穿腔模块采用独立模块化设计，其可拆卸地设置于反应腔室上，可以更换不同配置的半导体工艺管路穿腔模块，或者对半导体工艺管路穿腔模块进行改装，增减温控系统，形成可选配设计，提高装置的灵活性，便于使用，并且可以对模块本体温度进行精确控制，避免出现工艺气体液化的现象。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种半导体加工设备及其反应腔室、工艺管路穿腔模块。
背景技术
化学气相沉积是半导体工业中应用最为广泛的用来沉积多种材料的技术。在进行化学气相沉积工艺的过程中，将两种或两种以上的气态原材料传输至反应腔室内，然后气态原材料相互之间发生化学反应，形成一种新的材料，并沉积到晶片表面上。
一般通过气源向反应腔室内输送工艺气体，该气源可以通过对液源进行加热而产生工艺气体，产生的工艺气体通过穿腔而过的工艺管路穿过反应腔室的腔壁进入反应腔室内，在此过程中为了使工艺气体保持汽化状态，一般需要在反应腔室的腔壁内设置水路通道，在输送工艺气体时通入热水对工艺气体进行保温加热，以避免工艺气体出现冷凝现象，形成颗粒，对晶圆的质量构成威胁。
然而现有的水路通道直接设置于反应腔室的腔壁内，容易对反应腔室的密封性造成影响，并且由于水路通道与反应腔室一体，同时水的温度上限仅为100℃，因此在使用过程中，水的热量容易被反应腔室的腔壁吸收，导致工艺管路的温度无法满足保持汽化的温度需求。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种半导体工艺管路穿腔模块，以更加精确有效地对穿腔工艺管路内的工艺气体进行控温，避免工艺气体在工艺管路内液化。
本发明的第二目的在于提供一种包括上述半导体工艺管路穿腔模块的半导体反应腔室以及半导体加工设备。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种半导体工艺管路穿腔模块，包括：
模块本体，所述模块本体设置有汽化通道；
温控系统，所述温控系统包括温度调节装置以及测控装置，所述温度调节装置设置于所述模块本体，用于调节所述模块本体的温度，所述测控装置设置于所述模块本体且所述测控装置与所述温度调节装置通信连接，所述测控装置用于检测所述模块本体的温度并控制所述温度调节装置的启停或控制所述温度调节装置的功率。
可选地，所述模块本体包括盖板以及腔体，所述盖板与所述腔体可拆卸密封连接，所述盖板和/或所述腔体设置有所述汽化通道，所述盖板与所述腔体这两者中的至少一者设置有所述温控系统。
可选地，所述盖板与所述腔体之间设置有至少一道耐高温密封圈，所述耐高温密封圈环绕所述汽化通道设置。
可选地，所述温控系统的温度调节装置包括加热装置和/或冷却装置，所述加热装置为加热片、加热棒以及换热介质循环装置这三者中的一者或至少两者的组合，所述冷却装置包括风冷装置、相变冷却装置以及换热介质循环装置这三者中的一者或至少两者的组合。
可选地，所述温度调节装置的所述加热装置包括加热片，所述加热片设置于所述模块本体的外表面。
可选地，所述温度调节装置的所述加热装置包括加热棒，所述加热棒设置于所述模块本体内。
可选地，所述换热介质循环装置的散热端或吸热端设置于所述模块本体外且与所述模块本体的外壁贴合设置。
可选地，所述测控装置的检测探头设置于所述模块本体内且位于所述温度调节装置与所述汽化通道之间。
可选地，还包括保温层，所述保温层包裹于所述模块本体外。
可选地，所述模块本体采用铝材质制成。
一种半导体反应腔室，包括：
腔室本体；
半导体工艺管路穿腔模块，所述半导体工艺管路穿腔模块为如上任意一项所述的半导体工艺管路穿腔模块，所述半导体工艺管路穿腔模块与所述腔室本体可拆卸密封连接。
一种半导体加工设备，包括如上所述的半导体反应腔室。
由以上技术方案可以看出，本发明中公开了一种半导体工艺管路穿腔模块，该半导体工艺管路穿腔模块包括模块本体以及温控系统，其中，模块本体设置有汽化通道；温控系统包括温度调节装置以及测控装置，温度调节装置设置于模块本体，用于调节模块本体的温度，测控装置设置于模块本体且测控装置与温度调节装置通信连接，测控装置用于检测模块本体的温度并控制温度调节装置的启停或控制温度调节装置的功率；该半导体工艺管路穿腔模块采用独立模块化设计，其可拆卸地设置于反应腔室上，可以根据使用的工艺气体的需求更换不同配置的半导体工艺管路穿腔模块，或者对半导体工艺管路穿腔模块进行改装，增减温控调节装置以及相应的测控装置，形成可选配设计，提高装置的灵活性，便于使用，并且在应用时，汽化的工艺气体经过汽化通道时，可通过温度调节装置对汽化通道内的工艺气体进行加热或降温，同时测控装置测量半导体工艺管路穿腔模块的温度并根据测量数据控制温度调节装置启停或加减温度调节装置的功率，从而可以根据工艺气体的性质对其温度进行精确控制，避免出现工艺气体液化的现象。
本发明还提供了一种基于上述半导体工艺管路穿腔模块的半导体反应腔室以及半导体加工设备，由于该半导体反应腔室以及半导体加工设备采用了如上所述的半导体工艺管路穿腔模块，因此半导体反应腔室以及半导体加工设备理应兼具上述半导体工艺管路穿腔模块的有益效果，在此不再赘述。
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为本发明实施例提供的半导体工艺管路穿腔模块的结构示意图。
其中：
1为加热片；2为盖板；3为耐高温密封圈；4为腔体；5为加热棒；6为汽化通道；601为汇入通道；602为分支通道；7为加热棒导线；8为测控装置的检测探头。
具体实施方式
本发明的核心之一是提供一种半导体工艺管路穿腔模块，该半导体工艺管路穿腔模块使得用户可以更加精确有效地对穿腔工艺管路内的工艺气体进行控温，避免工艺气体在工艺管路内液化。
本发明的另一核心是提供一种包括上述半导体工艺管路穿腔模块的半导体反应腔室以及半导体加工设备。
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。
请参阅图1，图1为本发明实施例提供的半导体工艺管路穿腔模块的结构示意图。
本发明实施例中公开了一种半导体工艺管路穿腔模块，该半导体工艺管路穿腔模块包括模块本体以及温控系统。
其中，模块本体设置有汽化通道6，该汽化通道6包括汇入通道601以及多个分支通道602，各分支通道602分别与汇入通道601连通，汇入通道601用于与反应腔室的内腔连通，各分支通道602用于向汇入通道601内输送不同种类的工艺气体，分支通道602设置有至少两条，模块本体采用性质较为稳定的材质制作，以避免其与工艺气体反应，避免其对半导体制造工艺造成污染；温控系统包括温度调节装置以及测控装置，温度调节装置设置于模块本体，用于调节模块本体的温度，测控装置设置于模块本体且测控装置与温度调节装置通信连接，测控装置用于检测模块本体的温度并控制温度调节装置的启停或控制温度调节装置的功率。
可以看出，与现有技术相比，本发明实施例提供的半导体工艺管路穿腔模块采用独立模块化设计，其能够可拆卸地设置于反应腔室上，可以根据使用的工艺气体的需求更换不同配置的半导体工艺管路穿腔模块，或者对半导体工艺管路穿腔模块进行改装，增减温控调节装置以及相应的测控装置，形成可选配设计，提高装置的灵活性，便于使用，并且在应用时，汽化的工艺气体经过汽化通道6时，可通过温度调节装置对汽化通道6内的工艺气体进行加热或降温，同时测控装置测量半导体工艺管路穿腔模块的温度并根据测量数据控制温度调节装置启停或加减温度调节装置的功率，从而可以根据工艺气体的性质对其温度进行精确控制，避免出现工艺气体液化的现象。
上述模块本体可以采用一体结构，也可以采用多部分组合而成的分体式结构，如图1所示，在本发明一种实施例中，模块本体采用两部分构成，包括盖板2以及腔体4，盖板2与腔体4可拆卸密封连接，盖板2和/或腔体4设置有汽化通道6，如图1所示，在该实施例中，汇入通道601贯穿盖板2以及腔体4，各分支通道602分别设置于盖板2以及腔体4上，盖板2与腔体4这两者中的至少一者设置有温控系统。
进一步地，上述盖板2与腔体4之间设置有至少一道耐高温密封圈3，耐高温密封圈3环绕汽化通道6设置，更具体地，耐高温密封圈3环绕汽化通道6的汇入通道601设置。
根据工艺气体性质的不同，上述温控系统的温度调节装置可以仅包括加热装置，也可以仅包括冷却装置，或者同时包括加热装置以及冷却装置，具体地，上述加热装置为加热片1、加热棒5以及换热介质循环装置这三者中的一者或至少两者的组合，加热片1可以采用电阻丝、碳纤维发热线等构成，冷却装置包括风冷装置、相变冷却装置以及换热介质循环装置这三者中的一者或至少两者的组合。
具体地，在本发明实施例中，如图1所示，温度调节装置的加热装置包括加热片1，加热片1设置于模块本体的外表面，从图中可以看出，在该实施例中，加热片1通过紧固件固定在盖板2远离腔体4的一侧表面上。
当然温度调节装置的加热装置还可以为加热棒5，加热棒5设置于模块本体内，如图1所示，在本发明实施例中，模块本体同时具备两种加热装置，加热片1设置于盖板2远离腔体4的一侧表面，加热棒5嵌装于腔体4内，且加热片1以及加热棒5都关于汽化通道6对称设置，以实现对汽化通道6内的工艺气体的温度的均匀调节。
当然也可以采用，换热介质循环装置的散热端或吸热端设置于模块本体外且与模块本体的外壁贴合设置，该换热介质循环装置可以包括压缩机、节流组件、冷凝器、蒸发器以及冷媒管路，冷媒管路将压缩机、节流组件、冷凝器以及蒸发器串联成回路，冷凝器作为散热端，蒸发器作为吸热端，将冷凝器与蒸发器中的一个贴装与模块本体的外壁，或者换热介质循环装置可以采用循环泵、加热装置以及换热管路的结构，利用锅炉等加热装置加热热水或其他换热介质，通过循环泵将经过加热的换热介质输送至环绕于模块本体外的换热管路以对模块本体进行加热。
如图1所示，在本发明实施例中，上述测控装置的检测探头8设置于模块本体内且位于温度调节装置与汽化通道6之间。
进一步地，上述半导体工艺管路穿腔模块还包括保温层，保温层包裹于模块本体外，通过设置保温层既可以降低模块本体温度流失速度，保证工艺气体的温度的稳定性，减少能耗，也可以保证安全，防止操作人员在高温情况下误触模块本体，发生危险。
在本发明实施例中，模块本体采用铝材质制成，铝材质的导热性能良好，能够快速将温度调节装置的热量或冷量传递至汽化通道6，且性质相对稳定，不易对半导体工艺造成污染。
本发明实施例还提供了一种半导体反应腔室，该半导体反应腔室包括腔室本体以及半导体工艺管路穿腔模块，该半导体工艺管路穿腔模块为如上述实施例所述的半导体工艺管路穿腔模块，半导体工艺管路穿腔模块与腔室本体可拆卸密封连接。
基于此，本发明实施例还提供了一种半导体加工设备，该半导体加工设备包括如上所述的半导体反应腔室，由于该半导体反应腔室以及半导体加工设备均采用上述半导体工艺管路穿腔模块，因此半导体反应腔室以及半导体加工设备的技术效果请参考上述实施例。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (12)
1.一种半导体工艺管路穿腔模块，其特征在于，包括：
模块本体，所述模块本体设置有汽化通道(6)；
温控系统，所述温控系统包括温度调节装置以及测控装置，所述温度调节装置设置于所述模块本体，用于调节所述模块本体的温度，所述测控装置设置于所述模块本体且所述测控装置与所述温度调节装置通信连接，所述测控装置用于检测所述模块本体的温度并控制所述温度调节装置的启停或控制所述温度调节装置的功率。
2.根据权利要求1所述的半导体工艺管路穿腔模块，其特征在于，所述模块本体包括盖板(2)以及腔体(4)，所述盖板(2)与所述腔体(4)可拆卸密封连接，所述盖板(2)和/或所述腔体(4)设置有所述汽化通道(6)，所述盖板(2)与所述腔体(4)这两者中的至少一者设置有所述温控系统。
3.根据权利要求2所述的半导体工艺管路穿腔模块，其特征在于，所述盖板(2)与所述腔体(4)之间设置有至少一道耐高温密封圈(3)，所述耐高温密封圈(3)环绕所述汽化通道(6)设置。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的半导体工艺管路穿腔模块，其特征在于，所述温控系统的温度调节装置包括加热装置和/或冷却装置，所述加热装置为加热片(1)、加热棒(5)以及换热介质循环装置这三者中的一者或至少两者的组合，所述冷却装置包括风冷装置、相变冷却装置以及换热介质循环装置这三者中的一者或至少两者的组合。
5.根据权利要求4所述的半导体工艺管路穿腔模块，其特征在于，所述温度调节装置的所述加热装置包括加热片(1)，所述加热片(1)设置于所述模块本体的外表面。
6.根据权利要求4所述的半导体工艺管路穿腔模块，其特征在于，所述温度调节装置的所述加热装置包括加热棒(5)，所述加热棒(5)设置于所述模块本体内。
7.根据权利要求4所述的半导体工艺管路穿腔模块，其特征在于，所述换热介质循环装置的散热端或吸热端设置于所述模块本体外且与所述模块本体的外壁贴合设置。
8.根据权利要求1-3及5-7任意一项所述的半导体工艺管路穿腔模块，其特征在于，所述测控装置的检测探头(8)设置于所述模块本体内且位于所述温度调节装置与所述汽化通道(6)之间。
9.根据权利要求1-3及5-7任意一项所述的半导体工艺管路穿腔模块，其特征在于，还包括保温层，所述保温层包裹于所述模块本体外。
10.根据权利要求1-3及5-7任意一项所述的半导体工艺管路穿腔模块，其特征在于，所述模块本体采用铝材质制成。
11.一种半导体反应腔室，其特征在于，包括：
腔室本体；
半导体工艺管路穿腔模块，所述半导体工艺管路穿腔模块为如权利要求1-10任意一项所述的半导体工艺管路穿腔模块，所述半导体工艺管路穿腔模块与所述腔室本体可拆卸密封连接。
12.一种半导体加工设备，其特征在于，包括如权利要求11所述的半导体反应腔室。
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