CN114927440A - 一种控温装置及半导体工艺设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种控温装置及半导体工艺设备，涉及半导体技术领域，设置于半导体工艺设备的介质窗上方，包括：壳体，罩设于介质窗上；至少两个进风口，用于向壳体的内部通入匀热气体，进风口在壳体的侧壁上相对设置，处于壳体的不同侧的进风口分别位于介质窗的中心的两侧；出风口，出风口的轴线与进风口的轴线在水平面上的投影形成夹角，匀热气体通过出风口排出；在进风口的设置位置上，将进风口在壳体的侧壁上相对设置，并且使得处于壳体的不同侧壁的进风口分别处于介质窗的中心的两侧，由处于壳体的不同侧壁的进风口进入壳体内部的气流相向流入并且在水平面上交错流入，在介质窗的中部形成气体漩涡，使得介质窗上部温度分布更加均匀。

Description

一种控温装置及半导体工艺设备
技术领域
本发明属于半导体技术领域，更具体地，涉及一种控温装置及半导体工艺设备。
背景技术
在半导体工艺设备，如：刻蚀机设备，其上电极组件中，需要对介质窗进行控温，控温方式较多，如控热式，采用热风、平面加热器等，控冷式，如水冷、风冷等。但仍存在介质窗温度不均匀的情况，需要设置风扇对其进行冷却匀热。但由于使用工况不同，安装空间限制等因素，导致风扇的噪音过大，并且其匀热效果也不理想。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中出现的不足，提供一种控温装置及半导体工艺设备，解决介质窗温度不均匀且噪音过大的问题。
为了实现上述目的，本发明提供一种控温装置，设置于半导体工艺设备的介质窗上方，用于对所述介质窗进行控温，所述控温装置包括：
壳体，所述壳体罩设于所述介质窗上；
至少两个进风口，用于向所述壳体的内部通入匀热气体，所述进风口在所述壳体的侧壁上相对设置，处于所述壳体的不同侧的所述进风口分别位于所述介质窗的中心的两侧；
出风口，开设在所述壳体的侧壁上，所述出风口的轴线与所述进风口的轴线在水平面上的投影形成夹角，所述匀热气体通过所述出风口排出。
可选地，所述匀热气体通过所述进风口倾斜向下通入所述壳体的内部，且所述匀热气体通入时的气流方向与水平面之间具有预设夹角。
可选地，所述预设夹角为15-25°。
可选地，所述控温装置还包括多个风扇，多个所述风扇与多个所述进风口一一对应，所述风扇的风口的轴线与水平面之间具有所述预设夹角。
可选地，所述壳体为四方体，所述壳体具有两组相对设置的侧壁，所述进风口有两个，两个所述进风口在所述壳体的其中一组侧壁上相对且交错设置，所述出风口有两个，两个所述出风口在所述壳体的另一组侧壁上相对设置。
可选地，所述控温装置还包括环形加热器，所述环形加热器设置于所述介质窗的上方，并位于多个所述进风口的下方。
可选地，所述介质窗具有进气通道，用于与工艺气体的进气管路连通，所述进气管路设置于所述环形加热器下方，所述壳体的顶板上开设有第一通孔，所述第一通孔上连接有排气管路，所述排气管路上设置气体检测器。
可选地，所述壳体的内部水平设置有隔板，所述进风口和所述出风口位于所述隔板的下方，所述隔板上开设有至少一个第二通孔。
本发明还提供一种半导体工艺设备，所述半导体工艺设备包括反应腔室，所述介质窗设置于所述反应腔室上方，所述半导体工艺设备还包括：
上述的控温装置。
可选地，所述半导体工艺设备还包括调整支架，所述反应腔室包括腔室本体和内衬，所述内衬设置于所述腔室本体的侧壁的顶部，所述介质窗和所述调整支架均设置于所述内衬的上方，且所述调整支架环绕所述介质窗设置，所述壳体设置于所述调整支架上。
本发明提供一种控温装置及半导体工艺设备，其有益效果在于：该装置在进风口的设置位置上，将进风口在壳体的侧壁上相对设置，并且使得处于壳体的不同侧壁的进风口分别处于介质窗的中心的两侧，由处于壳体的不同侧壁的进风口进入壳体内部的气流相向流入并且在水平面上交错流入，出风口又不正对进风口，进入壳体内的气流能够在介质窗的中部形成气体漩涡，使得介质窗上部温度分布更加均匀；进而能够减少用于向进风口内供风的风扇的功率，减小噪音。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了根据本发明的一个实施例的一种控温装置的主视结构示意图。
图2示出了根据本发明的一个实施例的一种控温装置的俯视结构示意图。
图3示出了根据本发明的一个实施例的一种控温装置的三维结构示意图。
图4示出了根据本发明的一个实施例的一种控温装置的俯视气流路径示意图。
图5示出了根据本发明的一个实施例的一种控温装置的主视气流路径示意图。
图6示出了根据本发明的一个实施例的一种控温装置的隔板位置示意图。
图7示出了根据本发明的一个实施例的一种控温装置的第二通孔位置示意图。
图8示出了根据本发明的一个实施例的一种半导体工艺设备的结构示意图。
附图标记说明：
1、上电极组件；2、介质窗；3、进风口；4、壳体；5、出风口；6、进气管路；7、隔板；8、第二通孔；9、第一通孔；10、下电极组件；11、反应腔室；12、加热器；13、调整支架；14、内衬。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
本发明提供一种控温装置，设置于半导体工艺设备的介质窗上方，用于对介质窗进行控温，控温装置包括：
壳体，壳体罩设于介质窗上；
至少两个进风口，用于向壳体的内部通入匀热气体，进风口在壳体的侧壁上相对设置，处于壳体的不同侧的进风口分别位于介质窗的中心的两侧；
出风口，开设在壳体的侧壁上，出风口的轴线与进风口的轴线在水平面上的投影形成夹角，匀热气体通过出风口排出。
具体的，该装置在壳体的侧壁上设置进风口，利用进风口能够向壳体内部通入气流，通过气流在壳体内的流动起到冷却匀热的效果，进而实现对上电极组件的控温；在进风口的设置位置上，将进风口在壳体的侧壁上相对设置，并且使得处于壳体的不同侧壁的进风口分别处于介质窗的中心的两侧，由处于壳体的不同侧壁的进风口进入壳体内部的气流相向流入并且在水平面上交错流入；在出风口的设置位置上，保证出风口的轴线与进风口的轴线在水平面上的投影形成夹角，这样进风口不会对着出风口，可以促进由进风口进入壳体内部的气流在壳体内部的流动路径变长，提高壳体内部各处温度的一致性；进入壳体内部的气流能够在介质窗的中部形成气体漩涡，使得介质窗上部温度分布更加均匀；进而能够减少用于向进风口内供风的风扇的功率，减小噪音。
进一步的，进风口处于介质窗的中心线上时，介质窗靠近进风口的位置温度过低，因此处于壳体的不同侧壁的进风口分别处于介质窗的中心的两侧，可选择风扇合适的安装高度，水平方向稍微远离介质窗的中心线，避免进风时造成介质窗局部温度较低、温度不均匀。
壳体可以是圆柱状，也可以是多面体形状；以进风口有两个为例，无论壳体是圆柱状还是多面体形状，两个进风口都在壳体的侧壁上相对设置，并且两个进风口分别位于介质窗的中心的两侧，两个进风口形成相对并交错式的布置，能够使得流入壳体内部的气流相向并交错流入，有利于在壳体内部形成旋流，使得介质窗上部温度分布更加均匀。
可选地，匀热气体通过进风口倾斜向下通入壳体的内部，且匀热气体通入时的气流方向与水平面之间具有预设夹角。
具体的，通过进风口进入壳体内部的气流朝向介质窗后继续向前流动，撞到壳体的侧壁后向斜上方继续流动，进一步使得气流在壳体内部的流动路径变长，提高匀热效果。
可选地，预设夹角为15-25°。
具体的，根据对夹角的角度从0°到70°进行的测试，当角度在20°左右时，介质窗受热均匀性最好。
可选地，控温装置还包括多个风扇，多个风扇与多个进风口一一对应，风扇的风口的轴线与水平面之间具有预设夹角。
进一步的，进风口上可以设置筒状的导流部件，导流部件的一端与壳体的侧壁连接并连通进风口，导流部件的另一端向壳体的侧壁的外侧延伸，风扇设置在导流部件的另一端上。
可选地，壳体为四方体，壳体具有两组相对设置的侧壁，进风口有两个，两个进风口在壳体的其中一组侧壁上相对且交错设置，出风口有两个，两个出风口在壳体的另一组侧壁上相对设置。
具体的，当壳体为四方体时，两个进风口分别设置在壳体的两个相对的侧壁上，进风方向在水平面上的投影线平行；在其它示例中，壳体也可以为圆柱形，此时两个进风口仍然相对设置，进风方向在水平面上的投影也以平行为最佳；两个出风口的轴线与两个进风口的轴线在水平面上的投影相互垂直，有效避免了由进风口进入壳体内部的气流很快的从出风口流出，促进气流在壳体内部的流动路径变长，有利于提高壳体内部温度的一致性。
进一步的，本申请采用相对并交错设置的两个进风口和两个风扇即可实现良好的对于壳体内部冷却匀热的效果，不仅结构简单、易于实现，而且通过本申请进风口的位置的设置和进气角度的设置，在同等条件下能够获得更好的冷却匀热效果；那么从另一个角度来说，为实现同等的冷却匀热效果，相比于同样是采用两个风扇两个进气通道的控温装置，本申请提供的控温装置能够以更小的功率、更低的风扇转速实现冷却匀热效果，而更小的功率、更低的风扇可以降低能耗、减小噪音和振动，十分有利于上电极组件的使用寿命和工人的工作环境。
可选地，控温装置还包括环形加热器，环形加热器设置于介质窗的上方，并位于多个进风口的下方。
具体的，环形加热器能够对介质窗进行加热。
可选地，介质窗具有进气通道，用于与工艺气体的进气管路连通，进气管路设置于环形加热器下方，壳体的顶板上开设有第一通孔，第一通孔上连接有排气管路，排气管路上设置气体检测器。
具体的，进气管路用于传输工艺气体，在一个示例中，进气管路设置在介质窗的上方，环形加热器的下方，内部存在对人体有危害的工艺气体，当使用时间较长时存在进气管路老化问题时，容易导致漏气的风险；第一通孔和排气管路的设置能够将泄漏的气体导出，并由气体检测器进行检测。
可选地，壳体的内部水平设置有隔板，进风口和出风口位于隔板的下方，隔板上开设有至少一个第二通孔。
具体的，隔板的设置在壳体的内部介质窗的上方形成夹层，隔板的上侧放置连接条等结构，起射频连接作用，用于传递功率；隔板上的第二通孔能够将少量气体排入隔板的上侧空间，并可以通过第一通孔导出，便于检测导出的气体的成分；为减小第一通孔对于由进风口通入壳体内部的气流的流动影响，设置带有第二通孔的隔板；在一个示例中，第一通孔设置在隔板的边缘和/或四角上；排气管路可以将少量气体导出，排气管路可以连接厂务排气系统，而气体检测器用于检测导出的气体中是否含有由进气管路泄漏而出现的有害工艺气体；气体检测器可以连接在排气管路上，也可以设置在厂务排气系统内。
本发明还提供一种半导体工艺设备，半导体工艺设备包括反应腔室，介质窗设置于反应腔室上方，半导体工艺设备还包括：
上述的控温装置。
可选地，半导体工艺设备还包括调整支架，反应腔室包括腔室本体和内衬，内衬设置于腔室本体的侧壁的顶部，介质窗和调整支架均设置于内衬的上方，且调整支架环绕介质窗设置，壳体设置于调整支架上。
实施例
如图1至图7所示，本发明提供一种控温装置，设置于半导体工艺设备的介质窗2上方，用于对介质窗2进行控温，控温装置包括：
壳体4，壳体4罩设于介质窗2上；
至少两个进风口3，用于向壳体4的内部通入匀热气体，进风口3在壳体4的侧壁上相对设置，处于壳体4的不同侧的进风口3分别位于介质窗2的中心的两侧；
出风口5，开设在壳体4的侧壁上，出风口5的轴线与进风口3的轴线在水平面上的投影形成夹角，匀热气体通过出风口5排出。
可选地，匀热气体通过进风口3倾斜向下通入壳体4的内部，且匀热气体通入时的气流方向与水平面之间具有预设夹角。
可选地，预设夹角为15-25°。
可选地，控温装置还包括多个风扇，多个风扇与多个进风口3一一对应，风扇的风口的轴线与水平面之间具有预设夹角。
可选地，壳体4为四方体，壳体4具有两组相对设置的侧壁，进风口3有两个，两个进风口3在壳体4的其中一组侧壁上相对且交错设置，出风口5有两个，两个出风口5在壳体4的另一组侧壁上相对设置。
可选地，控温装置还包括环形加热器12，环形加热器12设置于介质窗2的上方，并位于多个进风口3的下方。
可选地，介质窗2具有进气通道，用于与工艺气体的进气管路6连通，进气管路6设置于环形加热器12下方，壳体4的顶板上开设有第一通孔9，第一通孔9上连接有排气管路，排气管路上设置气体检测器。
可选地，壳体4的内部水平设置有隔板7，进风口3和出风口5位于隔板7的下方，隔板7上开设有至少一个第二通孔8。
如图8所示，本发明还提供一种半导体工艺设备，半导体工艺设备包括反应腔室11，介质窗2设置于反应腔室11上方，半导体工艺设备还包括：
上述的控温装置。
可选地，半导体工艺设备还包括调整支架13，反应腔室包括腔室本体和内衬14，内衬14设置于腔室本体的侧壁的顶部，介质窗2和调整支架13均设置于内衬14的上方，且调整支架13环绕介质窗2设置，壳体4设置于调整支架13上。
综上，本发明提供的半导体工艺设备，利用上述控温装置对上电极组件1的内部进行控温，使用时，壳体4内部的环形加热器12通电后发热，两个进风口3分别将其上安装的风扇吹出的气流朝向介质窗2的中部倾斜导入壳体4内部，由于两个进风口3相对设置，出风口5的轴线方向垂直于进风口3的轴线在水平面上的投影，并且两个进风口3在水平面上交错分布，因此由进风口3流入的气流在壳体4内部形成如图4和图5所示的气流路径，并在介质窗2的中部形成气体漩涡，不仅增加了气流在壳体4内部的流动路径长度，还使得介质窗2上部的温度分布更加均匀。在此过程中，少量气流会依次通过第一通孔8、第二通孔9进入排气管路，进而进入厂务排气系统中，当进气管路6发生泄漏时，与排气管路连通的气体监测器便能够及时地监测到泄漏的工艺气体，实现了工艺气体泄漏监测效果。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种控温装置，设置于半导体工艺设备的介质窗上方，用于对所述介质窗进行控温，其特征在于，所述控温装置包括：
壳体，所述壳体罩设于所述介质窗上；
至少两个进风口，用于向所述壳体的内部通入匀热气体，所述进风口在所述壳体的侧壁上相对设置，处于所述壳体的不同侧的所述进风口分别位于所述介质窗的中心的两侧；
出风口，开设在所述壳体的侧壁上，所述出风口的轴线与所述进风口的轴线在水平面上的投影形成夹角，所述匀热气体通过所述出风口排出。
2.根据权利要求1所述的控温装置，其特征在于，所述匀热气体通过所述进风口倾斜向下通入所述壳体的内部，且所述匀热气体通入时的气流方向与水平面之间具有预设夹角。
3.根据权利要求2所述的控温装置，其特征在于，所述预设夹角为15-25°。
4.根据权利要求1所述的控温装置，其特征在于，所述控温装置还包括多个风扇，多个所述风扇与多个所述进风口一一对应，所述风扇的风口的轴线与水平面之间具有所述预设夹角。
5.根据权利要求1-4任一项所述的控温装置，其特征在于，所述壳体为四方体，所述壳体具有两组相对设置的侧壁，所述进风口有两个，两个所述进风口在所述壳体的其中一组侧壁上相对且交错设置，所述出风口有两个，两个所述出风口在所述壳体的另一组侧壁上相对设置。
6.根据权利要求5所述的控温装置，其特征在于，所述控温装置还包括环形加热器，所述环形加热器设置于所述介质窗的上方，并位于多个所述进风口的下方。
7.根据权利要求6所述的控温装置，其特征在于，所述介质窗具有进气通道，用于与工艺气体的进气管路连通，所述进气管路设置于所述环形加热器下方，所述壳体的顶板上开设有第一通孔，所述第一通孔上连接有排气管路，所述排气管路上设置气体检测器。
8.根据权利要求7所述的控温装置，其特征在于，所述壳体的内部水平设置有隔板，所述进风口和所述出风口位于所述隔板的下方，所述隔板上开设有至少一个第二通孔。
9.一种半导体工艺设备，所述半导体工艺设备包括反应腔室，所述介质窗设置于所述反应腔室上方，其特征在于，所述半导体工艺设备还包括：
根据权利要求1-8任一项所述的控温装置。
10.根据权利要求9所述的半导体工艺设备，其特征在于，所述半导体工艺设备还包括调整支架，所述反应腔室包括腔室本体和内衬，所述内衬设置于所述腔室本体的侧壁的顶部，所述介质窗和所述调整支架均设置于所述内衬的上方，且所述调整支架环绕所述介质窗设置，所述壳体设置于所述调整支架上。
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