CN115161619B - 阀门及气相沉积设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种阀门，以及一种气相沉积设备。所述阀门安装于反应腔体的上盖板的上表面，并包括进气口、第一出气口及第二出气口。所述进气口经由进气管道连接气源。所述第一出气口经由第一出气管道连接排气通道。所述第二出气口经由所述上盖板连通到其下方的气相沉积反应腔体。通过采用该结构，所述阀门能够快速切换反应气体的流向，以满足高精度控制薄膜厚度的实时性需求和稳定性需求。

Description

阀门及气相沉积设备

技术领域

本发明涉及气相沉积技术领域，尤其涉及一种阀门，以及一种气相沉积设备。

背景技术

气相沉积技术是利用气相中发生的物理、化学变化，改变工件表面成分，并在工件表面形成具有特定光学、电学性能的金属或化合物涂层的新技术，被广泛应用于芯片制造等技术领域。

在等离子体增强化学气相沉积（PECVD）、原子层沉积（ALD）、金属有机化学气相沉积（MOCVD）等领域的现有技术中，为了取放晶圆，并满足反应腔体内部的洁净度需求，气相沉积设备普遍存在经常开盖维护的日常操作需求。为了避免妨碍反应腔体上盖板的正常开启及日常维护操作，气箱等气源模块普遍被设置在反应腔体下方等远离反应腔体上盖板的位置。然而，随着芯片制备工艺的不断发展，薄膜厚度的精度要求不断提高。现有的气相沉积设备已经无法满足高精度薄膜厚度控制对反应气体流量的实时性需求及流量稳定性需求。

为了克服现有技术存在的上述缺陷，本领域亟需一种气相沉积技术，用于快速切换反应气体的流向，以满足高精度控制薄膜厚度的实时性需求和稳定性需求。

发明内容

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之前序。

为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种阀门，以及一种气相沉积设备，能够快速切换反应气体的流向，以满足高精度控制薄膜厚度的实时性需求和稳定性需求。

具体来说，根据本发明的第一方面提供的上述阀门安装于反应腔体的上盖板的上表面，并包括进气口、第一出气口及第二出气口。所述进气口经由进气管道连接气源。所述第一出气口经由第一出气管道连接排气通道。所述第二出气口经由所述上盖板连通到其下方的气相沉积反应腔体。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述气源包括气箱。所述气箱设置于所述反应腔体的下方。所述进气口经由穿腔块连接所述气箱。所述穿腔块包括第一部及第二部。所述第一部设置于所述上盖板并连接所述进气口。所述第二部设置于所述反应腔体并连接所述气箱。所述第一部及所述第二部之间支持拆卸及气密性连接。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述排气通道设置于所述反应腔体的下方。所述第一出气口经由穿腔块连接所述排气通道。所述穿腔块包括第一部及第二部。所述第一部设置于所述上盖板并连接所述第一出气口。所述第二部设置于所述反应腔体并连接所述排气通道。所述第一部及所述第二部之间支持拆卸及气密性连接。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述反应腔体包括多个独立的子腔体。所述阀门包括多条独立的气路。各所述气路分别配置有独立的进气口、第一出气口和/或第二出气口。各所述进气口分别连接气源的对应气路，以获得对应的气源气体。各所述第一出气口分别连接所述排气通道，以排出所述气源气体。各所述第二出气口分别连接对应的子腔体，以向其传输对应的气源气体。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述阀门被配置为：经由所述进气口获取气源气体，并经由所述第一出气口将所述气源气体输送到所述排气通道；以及响应于所述气源气体的流量稳定的判断结果，经由所述第二出气口将所述气源气体输送到所述反应腔体。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述进气口包括第一进气口及第二进气口。所述第一进气口经由第一进气管道连接所述气源，以获取扫吹气体。所述第二进气口经由第二进气管道连接所述气源，以获取反应气体。所述第一进气口及所述第二进气口在所述阀门内部通向第一阀内通道。所述第一阀内通道通向所述第二出气口。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述第一进气口设置于所述阀门的第一侧面。所述第二出气口设置于所述阀门的第二侧面。所述第一阀内通道沿横向延伸。所述第二进气口及所述第一出气口均设置于所述阀门的上表面，并在所述阀门内部经由沿纵向的第二阀内通道连结。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述阀门被进一步配置为：经由所述第一进气口获取所述扫吹气体，并将所述扫吹气体经由所述第一阀内通道及所述第二出气口通入所述反应腔体；经由所述第二进气口获取所述反应气体，并将所述反应气体经由所述第一出气口通入所述排气通道；以及响应于所述反应气体的流量稳定的判断结果，将所述反应气体通入所述第一阀内通道，并经由所述第二出气口将所述反应气体及所述扫吹气体的混合气体输送到所述反应腔体。

进一步地，在本发明的一些实施例中，所述阀门还包括执行机构。所述执行机构设置于所述阀门的至少一个侧面，用于切换所述阀门内部的阀内通道的连接状态。

此外，根据本发明的第二方面提供的上述气相沉积设备包括反应腔体、喷淋头、气源、排气通道，以及阀门。所述喷淋头设置于所述反应腔体的上方。所述阀门选自本发明的第一方面提供的上述阀门，安装于所述反应腔体的上盖板的上表面，并被配置为：经由所述阀门的进气口从所述气源获取反应气体；以及经由所述阀门的第一出气口向排气通道输送所述反应气体，或经由所述阀门的第二出气口向所述喷淋头输送所述反应气体。

附图说明

在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。

图1示出了根据本发明的一些实施例提供的气相沉积设备的示意图。

图2示出了根据本发明的一些实施例提供的阀门的阀内通道的管路示意图。

图3A~图3D示出了根据本发明的一些实施例提供的阀门的结构示意图。

图4A及图4B示出了根据本发明的一些实施例提供的阀门温控装置的示意图。

图5A~图5D示出了根据本发明的一些实施例提供的分流结构的示意图。

图6示出了根据本发明的一些实施例提供的分流结构的示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合优选实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，在以下的说明中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“水平”、“垂直”应被理解为该段以及相关附图中所绘示的方位。此相对性的用语仅是为了方便说明之用，其并不代表其所叙述的装置需以特定方位来制造或运作，因此不应理解为对本发明的限制。

能理解的是，虽然在此可使用用语“第一”、“第二”、“第三”等来叙述各种组件、区域、层和/或部分，这些组件、区域、层和/或部分不应被这些用语限定，且这些用语仅是用来区别不同的组件、区域、层和/或部分。因此，以下讨论的第一组件、区域、层和/或部分可在不偏离本发明一些实施例的情况下被称为第二组件、区域、层和/或部分。

如上所述，在等离子体增强化学气相沉积（PECVD）、原子层沉积（ALD）、金属有机化学气相沉积（MOCVD）等领域的现有技术中，为了取放晶圆，并满足反应腔体内部的洁净度需求，气相沉积设备普遍存在经常开盖维护的日常操作需求。为了避免妨碍反应腔体上盖板的正常开启及日常维护操作，气箱等气源模块普遍被设置在反应腔体下方等远离反应腔体上盖板的位置。然而，随着芯片制备工艺的不断发展，薄膜厚度的精度要求不断提高。现有的气相沉积设备已经无法满足高精度薄膜厚度控制对反应气体流量的实时性需求及流量稳定性需求。

为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种阀门，以及一种气相沉积设备，能够快速切换反应气体的流向，以满足高精度控制薄膜厚度的实时性需求和稳定性需求。

首先请参考图1，图1示出了根据本发明的一些实施例提供的气相沉积设备的示意图。

如图1所示，在本发明的一些实施例中，气相沉积设备10中配置有反应腔体11、喷淋头（未绘示）、气源13、排气通道14，以及阀门15。

具体来说，该反应腔体11可以适应等离子体增强化学气相沉积（PECVD）、原子层沉积（ALD）、金属有机化学气相沉积（MOCVD）等各种薄膜制备工艺的时机需求，配置对应的结构及配件，在此不做限定。该喷淋头经由腔体上盖板12设置于反应腔体11的上方，用于从反应腔体11上方均匀地引入反应气体，以利于在反应对象的上表面均匀地生长薄膜。该气源13可以选用带有流量调节功能、流动方向切换功能等各种处理功能的气箱，其技术细节不涉及本发明的技术改进，在此不做赘述。进一步地，该气箱13可以优选地安装于反应腔体11下方等远离腔体上盖板12的位置。同样地，该排气通道14也可以设置于反应腔体11的下方，用于接收流经晶圆等气相沉积对象的废气，并接收经由阀门15的第一气体出口旁路排出的流量不稳定的反应气体。通过将气源13、排气通道14等设备设置在远离腔体上盖板12的位置，本发明可以有效避免这些设备阻碍腔体上盖板12的平移和/或旋转自由度，从而避免妨碍操作人员对反应腔体上盖板12的正常开启及日常维护操作。

为了满足高精度控制薄膜厚度的实时性需求和稳定性需求，该阀门15就近安装于腔体上盖板12的上表面，用于快速、稳定地切换反应气体的流动方向。具体来说，上述阀门15中配置有进气口、第一出气口及第二出气口。该进气口经由进气管道连接远端的气源13。该第一出气口经由第一出气管道连接远端的排气通道14。该第二出气口经由腔体上盖板12，就近连通到其下方的气相沉积反应腔体11。

在气相沉积的过程中，阀门15首先经由其进气口从远端的气源13获取反应气体。此时，由于气源13设置于远离反应腔体11的进气口的位置，经由进气管道流入阀门15的气体流量存在一个逐渐上升的过程。为了避免过低的反应气体流量影响薄膜厚度的高精度控制，阀门15可以先经由其第一出气口向排气通道14输送反应气体，并对流经阀门15的反应气体流量进行监测，直到反应气体流量稳定在预设的目标值。响应于流经阀门15的反应气体流量稳定在目标值的监测结果，阀门15可以切换反应气体的流向，经由第二出气口向反应腔体11上部的喷淋头输送反应气体，从而由喷淋头将反应气体均匀、稳定地喷洒到晶圆等气相沉积对象的各区域。此时，由于阀门15就近安装于反应腔体11的上盖板12的上表面，经由阀门15第二出气口流出的稳定流量的反应气体可以快速进入反应腔体11，从而满足高精度控制薄膜厚度的实时性需求和稳定性需求。

进一步地，在本发明的一些实施例中，为了避免管道缠绕、打结等问题，传输反应气体的各进气管道及出气管道均可由硬质材料制成。对应地，进气口可以经由穿腔块161、162连接气箱13，而第一出气口可以经由穿腔块161、162连接排气通道14，从而避免完整的硬质管道阻碍腔体上盖板12的平移和/或旋转自由度。

具体来说，在图1所示的实施例中，穿腔块可以分为上下两部分。上方的第一部161设置于腔体上盖板12，并经由上盖板12的上表面伸出，以连接阀门15的进气口和/或第一出气口。下方的第二部162设置于反应腔体11，并经由反应腔体11的底部伸出，以连接气箱13的出气口和/或排气通道14。该穿腔块内部设置有多根气体传输管，用于连接阀门15的进气口及气箱13的出气口，和/或阀门15的第一出气口及排气通道14。该第一部161及该第二部162的各气体传输管之间支持拆卸及气密性连接。如此，设置于第一部161的各气体传输管随腔体上盖板12的打开而脱离设置于第二部162的各气体传输管，并随腔体上盖板12的闭合而恢复与设置于第二部162的各气体传输管的气密性连接，以利于操作人员对反应腔体上盖板12的正常开启及日常维护操作。

进一步地，在本发明的一些实施例中，阀门15的进气口包括第一进气口及第二进气口。该第一进气口经由第一进气管道连接气源13，以获取扫吹气体。该第二进气口经由第二进气管道连接气源13，以获取反应气体。此外，反应腔体11中可以包括多个独立的子腔体。阀门15可以包括多条独立的气路，其中，每条气路分别配置有独立的进气口及第二出气口。各进气口分别连接气源13的对应气路，以获得对应的气源气体。各第二出气口分别连接对应的子腔体，以向其传输对应的气源气体。

具体请参考图2，图2示出了根据本发明的一些实施例提供的阀门的阀内通道的管路示意图。

如图2所示，在一个包含两组气路的阀门15中，每一组包含两条气路。同一组中的各气路分别配置有独立的反应气体进气口211、221及第一出气口212、222，并共享相同的扫吹气体进气口213及第二出气口214，以向同一反应腔体11的多个位置传输相同的反应气体和/或扫吹气体。不同组的各气路则分别配置有独立的扫吹气体进气口213、233及第二出气口214、234，以分别向不同的反应腔体11传输对应的反应气体和/或扫吹气体。

以第一条气路为例，在气相沉积的过程中，阀门15可以首先经由扫吹气体进气口213，从气源13引入扫吹气体，并将该扫吹气体经由第一阀内通道及第二出气口214通入反应腔体11，以防止该第一阀内通道中隐藏的残余反应气体和/或微粒干扰薄膜厚度的控制精度。同时，阀门15还可以经由反应气体进气口211，从气源13引入反应气体，并将该反应气体经由对应的第一出气口221通入排气通道14，直到反应气体流量稳定在预设的目标值。之后，响应于流经反应气体进气口211的反应气体流量稳定在目标值的监测结果，阀门15可以通过操作换路阀来切换反应气体的流向，将反应气体通入第一阀内通道，并经由第二出气口214向反应腔体11上部的喷淋头输送反应气体及扫除气体的混合气体，从而由喷淋头将反应气体均匀、稳定地喷洒到晶圆等气相沉积对象的各区域。如此，本发明一方面可以将反应气体快速注入反应腔体11，另一方面可以稳定注入的反应气体流量，从而满足高精度控制薄膜厚度的实时性需求和稳定性需求。阀门15中其余气路的工作原理，与上述实施例类似，在此不再一一赘述。

请进一步参考图3A~图3D。图3A示出了根据本发明的一些实施例提供的阀门的立体结构示意图。图3B示出了根据本发明的一些实施例提供的阀门的前视剖面示意图。图3C及图3D示出了根据本发明的一些实施例提供的阀门的俯视剖面示意图。

如图3A所示，在本发明的一些实施例中，阀门15各气路的反应气体进气口（即第二进气口）211及第一出气口212可以设置于阀门15的上表面，并在阀门15内部经由沿纵向延伸的第二阀内通道连结。阀门15各气路的扫吹气体进气口（即第一进气口）213、233可以设置于阀门的后侧面（即第一侧面），而第二出气口214、234可以对应地设置于阀门15的前侧面（即第二侧面），以使连结各扫吹气体进气口213、233及各第二出气口214、234的第一阀内通道沿横向延伸。此外，切换阀门15各阀内通道连通状态的执行机构31可以设置于阀门15的左侧面和/或右。通过将阀门15的各接口及辅助机构31优先设置在其前、后、左、右、上表面，而留出阀门15的下表面，本发明可以进一步降低阀门15的安装高度，从而进一步缩短阀门15的第二出气口214、234到反应腔室11的输气距离，以进一步满足高精度控制薄膜厚度的实时性需求。

进一步地，如图3B及图3C所示，在气相沉积的过程中，阀门15可以首先经由扫吹气体进气口213，从气源13引入扫吹气体，并将该扫吹气体经由横向延伸的第一阀内通道及第二出气口214通入反应腔体11，以防止该第一阀内通道中隐藏的残余反应气体和/或微粒干扰薄膜厚度的控制精度。同时，阀门15还可以经由反应气体进气口211，从气源13引入反应气体，并将该反应气体经由纵向延伸的第二阀内通道及对应的第一出气口221通入排气通道14，直到反应气体流量稳定在预设的目标值。

之后，如图3D所示，响应于流经反应气体进气口211的反应气体流量稳定在目标值的监测结果，阀门15可以通过操作阀门执行器31来切换反应气体的流向，将反应气体经由纵向延伸的第二阀内通道通入横向延伸的第一阀内通道，再经由第二出气口214向反应腔体11上部的喷淋头输送反应气体，从而由喷淋头将反应气体均匀、稳定地喷洒到晶圆等气相沉积对象的各区域。

通过采用如图3A~3D所示的接口结构及阀内通道结构，本发明提供的上述阀门15具有更高的结构紧凑度，因而能够很好地减少占用的空间，并减少气体在阀门15内部流经的路程，以进一步满足气相沉积（尤其是原子层沉积技术）对高精度控制薄膜厚度的实时性需求。此外，通过采用该横向延伸的第一阀内通道与纵向延伸的第二阀内通道相配合的结构，本发明可以有效减少阀门15内部流道中的死角，从而减少反应气体和/或微粒的残留风险，以进一步满足高精度控制薄膜厚度的可靠性需求。

此外，在本发明的一些实施例中，为了满足等离子体增强化学气相沉积（PECVD）、原子层沉积（ALD）、金属有机化学气相沉积（MOCVD）等技术对反应气体的温度控制需求，阀门15之外还可以配置有阀门温控装置，用于加热流经阀门15基体的反应气体，以促进薄膜生长。阀门15可以经由该阀门温控装置安装于反应腔体11的上盖板的上表面。

请结合参考图4A及图4B，图4A及图4B示出了根据本发明的一些实施例提供的阀门温控装置的示意图。

如图4A及图4B所示，阀门温控装置40可以由加热件（未绘示）、屏蔽盒41及冷却盒42组成，包围阀门基体32及执行机构31的外表面，并安装于反应腔体11的上盖板12的上表面，以对流经阀门基体32的反应气体及阀门执行机构31进行不同目标温度的温度控制。在此，该阀门基体32是由上述各气路的第一阀内通道和/或各第二阀内通道组成的集成件，其左右两侧分别设置有切换各阀内通道的连通状态的执行机构31。该冷却盒42是针对执行机构31的耐热温度（例如：120℃以下）普遍低于反应气体的目标温度（例如：200℃以下）的实际情况，而专用于降低执行机构31温度的温度控制组件。

在一些实施例中，上述加热件可以选用电热棒，经由一个或多个加热孔43接触接触阀门基体32，并向阀门基体32提供热量，以加热其中用于气相沉积反应的反应气体。进一步地，该一个或多个加热孔43可以被设置于上述各第一阀内通道和/或各第二阀内通道之间，并贯穿整个阀门基体32，以提升加热件与阀门基体32的接触面积，并均匀加热流经阀门基体32中各阀内通道的反应气体。

此外，在一些实施例中，上述屏蔽盒41可以由铝、铜等导热材料制成，紧密包裹整个阀门基体32的外表面，并与阀门基体32的多个第一位置保持接触。如此，该导热材料制成的屏蔽盒41可以经由接触阀门基体32的多个第一位置获取热量，并在阀门基体32的各第一位置之间传导热量，从而提升整个阀门基体32加热均匀性。

进一步地，针对阀门基体32上凸起、凹陷的异形结构，屏蔽盒41可以包括脱离阀门基体32的至少一个第三位置。针对这些脱离阀门基体32的第三位置，屏蔽盒41的内表面可以优选地设有镜面抛光结构。如此，屏蔽盒41一方面可以经由该镜面抛光结构，将阀门基体32的第三位置向外辐射的热量反射回阀门基体32，另一方面可以将从接触阀门基体32的各第一位置传导获得的热量，辐射到阀门基体32的该第三位置，从而进一步地提升整个阀门基体32加热均匀性。

更进一步地，为了避免导热材料造成热量的散逸，屏蔽盒41的外围还可以优选地设置有特氟龙、石棉等隔热材料制成的保温层，用于减少热量向外的辐射，从而提升反应气体的加热效率，并减少能源损耗。

此外，在一些实施例中，上述冷却盒42也可以由铝、铜等导热材料制成，接触阀门执行器31的至少一个第二位置，以降低各阀门执行器31的温度。进一步地，该冷却盒42内部可以设有流体通道，用于流通压缩空气、氮气等冷却气体和/或水、油、酒精等冷却液体，以更快地带走阀门执行器31的热量，从而进一步保障阀门执行器31在适宜的工作温度（例如：120℃以下）的环境下运行。

此外，在一些实施例中，上述冷却盒42与上述屏蔽盒41之间还可以优选地设有一定隔热间隙，用于阻止屏蔽盒41与冷却盒42之间的热传递，以利于对流经阀门基体32的反应气体及阀门执行机构31进行不同目标温度的温度控制。

此外，在一些实施例中，上述阀门温控装置中还可以优选地配置有温度探测器、报警器及控制器。如此，在进行气相沉积的过程中，阀门15可以首先经由其进气口，从气源13获取反应气体，并在反应气体的流量稳定前，先经由第一出气口将其排放到排气通道14。在此过程中，响应于反应气体经由进气口进入阀门基体32，阀门温控装置的控制器可以先经由温度探测器获取阀门基体32的温度，以计算加热件的控制量，再根据该控制量来控制加热件通电发热，从而将阀门基体32的温度调节到预设的目标温度。

进一步地，待温度探测器测得阀门基体32的温度在经过一段时间的波动并稳定后，控制器还可以持续或间隔地向加热件提供一定功率的交流电，以使阀门基体32的温度恒定地位置在目标温度。

更进一步地，响应于温度探测器测得阀门基体32的温度高于预设的报警值，报警器可以经由该温度探测器获取阀门基体32的该异常温度，并在阀门基体32温度大于预设的温度上限时进行报警提示，和/或切断向加热件的供电以控制加热件停止发热。

通过在反应腔体11上盖板12的上表面就近安装阀门15，并在其外围配置阀门温控装置，本发明可以在满足高精度控制薄膜厚度的实时性需求和稳定性需求的前提下，就近加热流入反应腔体11的反应气体，以避免高温反应气体的热损耗，并对阀门15的基体32及执行机构31进行不同目标温度的温度控制，以确保阀门15的正常运行。进一步地，相比于传统的气体加热装置，本发明提供的上述阀门温控装置更符合阀门15的空间安装结构，并能满足阀门基体32及执行机构31需要在不同温度下工作的需求，不会在加热反应气体的同时加热执行机构31，因而可以进一步缩短阀门15的第二出气口到反应腔体11的路程，以进一步满足高精度控制薄膜厚度的实时性需求。

此外，在本发明的一些实施例中，针对具有较大空间尺寸和/或多个独立子腔体的反应腔体11，阀门15第二出气口的后端还可以配置有分气结构，用于将反应气体均匀地分配到反应腔体11的各位置或各独立子腔体，以提升各腔体位置或各独立子腔体中薄膜厚度的均匀性。阀门15可以经由该分气结构50安装于反应腔体11的上盖板的上表面。

请结合参考图5A~图5D，图5A~图5D示出了根据本发明的一些实施例提供的分流模块的示意图。

在图5A~图5D所示的实施例中，分气结构50中可以包括进气管道51、分气间隙52、多个缓压腔室531、532，以及多个出气管道54。该进气管道51沿第一方向（例如：水平向右，即水平夹角 θ=0°，竖直夹角 φ=0°）伸入所述分气结构，并经由第一弯折将延伸方向偏转到第二方向（例如：垂直向下，即 θ=0°， φ=-90°），从而减少气体沿第一方向的冲量。该分气间隙52经由第二弯折连接该进气管道51，并沿多个第三方向（例如： θ∈ {0°, 120°, 240°}， φ=0°）发散，以将反应气体均匀分配到多个缓压腔室531、532。该多个缓压腔室531、532分别经由至少一个第三弯折连接该分气间隙52，并沿第四方向（例如： θ=0°， φ=-90°）延伸，以进一步减少反应气体沿上述第一方向的冲量，并促进反应气体及扫吹气体，和/或多种反应气体之间的充分混合。该多个出气管道54分别连接对应的缓压腔室531、532，并沿对应的第五方向（例如： θ=0°或120°或 240°， φ=0°）伸出分气结构50，以将反应气体均匀地分配到反应腔体11的各位置或各独立子腔体，从而提升各腔体位置或各独立子腔体中薄膜厚度的均匀性。如此，在气相沉积的过程中，反应气体可以先经由气源13及阀门15进入分气结构50，由分气结构进行均匀分气，再经由喷淋头进入反应腔体11进行气相沉积，从而避免分气不均导致的薄膜厚度不均的问题。

进一步地，如图5B所示，分气结构50中可以优选地配置有多级缓压腔室。具体来说，第一腔室531经由至少一个第三弯折连接分气间隙52，并沿第六方向（例如：垂直向上，即 θ=0°， φ=90°）延伸，而第二腔室532经由至少一个第三弯折连接第一腔室531，并沿第四方向（例如： θ=0°， φ=-90°）延伸，从而通过增加弯折数量以及缓压腔的级数来进一步减少反应气体沿单一方向的冲量，并进一步促进反应气体及扫吹气体，和/或多种反应气体之间的充分混合。更进一步地，该第一腔室531的口径可以小于该第二腔室532的口径，以配合该第二腔室532形成降速降压的多级缓压结构。如此，在具有较大空间尺寸和/或多个独立子腔体的反应腔体11的实际应用中，即使以30~40m/s的流速高速注入分气结构50的反应气体，也能在该多级缓压结构的作用下，均匀、稳定地向反应腔体11的各位置或各子腔体提供目标流量的反应气体。

此外，如图5C及图5D所示，该分气结构50可以由上下两个部件501、502拼接组成。在一些实施例中，进气管道51可以设置于上方的第一部件501，而各第二腔室532及各出气管道54可以设置于下方的第二部件502。通过将进气管道51及各出气管道54分别设置在分气结构50的上下两层，本发明可以充分利用分气结构50的纵向空间来形成多个弯折，并利用这些弯折来避免反应气体的横向冲量造成各出气管道54的出气流量不均的问题。

此外，如图5C及图5D所示，该分气间隙52可以由第一部件501及第二部件502沿横向的拼接间隙形成，而该第一腔室531可以由第一部件501及第二部件502沿纵向的拼接间隙形成。通过采用上下两个部件来501、502拼接组成分气结构50，本发明可以便捷地通过调节第一部件501及第二部件502的横向尺寸及纵向尺寸来形成小口径的分气间隙52及第一腔室531，从而有效降低分气结构50的加工难度。

进一步地，在图5A所示的实施例中，分气结构50中还可以优选地设置有温度控制孔55和/或温度探测孔56。温度探测器可以经由温度探测孔56伸入分气结构50，以探测分气结构50中的气体温度。加热器可以经由温度控制孔55伸入分气结构50，通过加热多个缓压腔室531、532来加热其中的气体。

具体来说，针对上述由上下两个部件501、502拼接组成的分气结构50，温度探测孔56可以设于上方的第一部件501，而温度控制孔55可以设于下方的第二部件502。温度探测器可以经由温度探测孔56伸入第一部件501，以探测进气管道51中的气体温度。加热器可以经由温度控制孔伸入下方的第二部件502，根据温度探测器测得的气体温度，以对应的功率来加热多个缓压腔室531、532，从而准确地将各缓压腔室531、532中的气体加热到气相沉积反应所需的目标温度。

此外，如图5A及图5D所示，多个缓压腔室531、532可以按相等的角度间隔（例如：120°）均匀分布，从而均匀分配经由分气间隙52发散出来的气体流量。此外，多个出气管道54也可以按相等的角度间隔（例如：120°）均匀分布，从而均匀分配经由分气间隙52发散出来的气体流量。

更进一步地，针对包括多个子腔体及多个喷淋头的大型气相沉积设备，分气结构50还可以包括多根出气歧管。请参考图6，图6示出了根据本发明的一些实施例提供的分流装置的示意图。如图6所示，这些出气歧管60包括一个进气口及多个出气口。该进气口连接分气结构50的出气管道54，而各出气口则连接气相沉积设备的一个或多个反应腔体11的多个位置或者多个子腔体。如此，在气相沉积的过程中，反应气体可以先经由气源13及阀门15进入分气结构50，由分气结构50进行均匀分气，再经由各出气歧管60及各喷淋头分别进入对应的反应腔体11进行气相沉积，从而避免分气不均导致的薄膜厚度不均的问题。

通过配置上述多次变向缓压的分气结构60，本发明可以在具有较大空间尺寸和/或多个独立子腔体的反应腔体11的气相沉积过程中，有效减少高速输入气体沿输入方向的冲量对各出气管道出气流量的影响，从而提升各出气管道的出气均匀性，以避免分气不均导致的薄膜厚度不均的问题。

尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。

提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。

Claims (9)

1.一种阀门，其特征在于，包括：

进气口，经由进气管道连接气源；

第一出气口，经由第一出气管道连接排气通道；

第二出气口，经由分气结构安装于反应腔体的上盖板的上表面；以及

所述分气结构，包括：第三进气管道，沿横向的第一方向伸入所述分气结构，并经由第一弯折将延伸方向偏转到向下的第二方向；分气间隙，经由第二弯折连接所述第三进气管道，并沿多个横向的第三方向发散；多个第一缓压腔室，经由至少一个第三弯折连接所述分气间隙，并沿向上的第六方向延伸；多个第二缓压腔室，经由另外的至少一个第三弯折连接所述第一缓压腔室，并沿向下的第四方向延伸，其中，所述第一缓压腔室的口径小于所述第二缓压腔室的口径，以配合所述第二缓压腔室形成降速降压的多级缓压结构；以及多个第三出气管道，分别连接各所述缓压腔室，并沿对应的横向第五方向伸出所述分气结构，以经由所述上盖板连通到其下方的气相沉积反应腔体。

2.如权利要求1所述的阀门，其特征在于，所述气源包括气箱，所述气箱设置于所述反应腔体的下方，所述进气口经由穿腔块连接所述气箱，其中，

所述穿腔块包括第一部及第二部，所述第一部设置于所述上盖板并连接所述进气口，所述第二部设置于所述反应腔体并连接所述气箱，所述第一部及所述第二部之间支持拆卸及气密性连接。

3.如权利要求1所述的阀门，其特征在于，所述排气通道设置于所述反应腔体的下方，所述第一出气口经由穿腔块连接所述排气通道，其中，

所述穿腔块包括第一部及第二部，所述第一部设置于所述上盖板并连接所述第一出气口，所述第二部设置于所述反应腔体并连接所述排气通道，所述第一部及所述第二部之间支持拆卸及气密性连接。

4.如权利要求1所述的阀门，其特征在于，所述反应腔体包括多个独立的子腔体，所述阀门包括多条独立的气路，各所述气路分别配置有独立的进气口、第一出气口和/或第二出气口，各所述进气口分别连接气源的对应气路，以获得对应的气源气体，各所述第一出气口分别连接所述排气通道，以排出所述气源气体，各所述第二出气口分别连接对应的子腔体，以向其传输对应的气源气体。

5.如权利要求1所述的阀门，其特征在于，所述进气口包括第一进气口及第二进气口，其中，

所述第一进气口经由第一进气管道连接所述气源，以获取扫吹气体，

所述第二进气口经由第二进气管道连接所述气源，以获取反应气体，

所述第一进气口及所述第二进气口在所述阀门内部通向第一阀内通道，所述第一阀内通道通向所述第二出气口。

6.如权利要求5所述的阀门，其特征在于，所述第一进气口设置于所述阀门的第一侧面，所述第二出气口设置于所述阀门的第二侧面，所述第一阀内通道沿横向延伸，

所述第二进气口及所述第一出气口均设置于所述阀门的上表面，并在所述阀门内部经由沿纵向的第二阀内通道连结。

7.如权利要求5所述的阀门，其特征在于，所述阀门被进一步配置为：

经由所述第一进气口获取所述扫吹气体，并将所述扫吹气体经由所述第一阀内通道及所述第二出气口通入所述反应腔体；

经由所述第二进气口获取所述反应气体，并将所述反应气体经由所述第一出气口通入所述排气通道；以及

响应于所述反应气体的流量稳定的判断结果，将所述反应气体通入所述第一阀内通道，并经由所述第二出气口将所述反应气体及所述扫吹气体的混合气体输送到所述反应腔体。

8.如权利要求1所述的阀门，其特征在于，还包括：

执行机构，设置于所述阀门的至少一个侧面，用于切换所述阀门内部的阀内通道的连接状态。

9.一种气相沉积设备，其特征在于，包括反应腔体、喷淋头、气源、排气通道，以及如权利要求1~8中任一项所述的阀门，其中，所述喷淋头设置于所述反应腔体的上方，所述阀门安装于所述反应腔体的上盖板的上表面。

Images