CN115241093A - 半导体反应腔室 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种半导体反应腔室，包括工艺管、连接法兰和排气管，连接法兰设置在工艺管底部的外周壁上，用于与半导体反应腔室的工艺门密封连接；排气管包括第一排气管段，第一排气管段设置在工艺管内，并沿工艺管的内周壁的周向设置，且能够与工艺管外部的用于提供负压的负压装置连通，第一排气管段的管壁上设置有多个排气孔，多个排气孔沿第一排气管段的周向间隔设置，用于排出工艺管内的工艺气体。本发明提供的半导体反应腔室能够改善排气效果，减少泄露至连接法兰处的工艺气体，从而能够降低连接法兰锈蚀的可能性。

Description

半导体反应腔室

技术领域

本发明涉及半导体设备技术领域，具体地，涉及一种半导体反应腔室。

背景技术

立式炉热处理设备作为半导体制造工艺制程中的前道工艺处理设备，主要进行氧化薄膜、退火、低压化学气相沉积(Low PressureChemical Vapor Deposition，缩写为LPCVD)等热处理工艺。

立式炉包含石英工艺管、连接法兰和工艺门，连接法兰设置在石英工艺管的底部，材质为不锈钢，工艺门设置在石英工艺管的底部，并可相对于石英工艺管升降。进行氧化薄膜工艺时，工艺门上承载放置有晶圆的晶舟上升，与连接法兰密封连接，从而与石英工艺管形成密封的工艺空间，氯化氢(HCL)气体由石英工艺管的进气口进入石英工艺管内，与晶圆反应生成氧化薄膜，反应后工艺门承载晶舟下降，残留的氯化氢气体随之由石英工艺管的排气口排出至石英工艺管外。

但是，现有的立式炉在工艺门承载晶舟下降时，会有残留的氯化氢气体从石英工艺管的底部泄露，并扩散至石英工艺管底部的连接法兰附近，虽然连接法兰的材质为不锈钢，但长时间大量积累在连接法兰上的氯化氢气体，还是会导致连接法兰产生锈蚀。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种半导体反应腔室，其能够改善排气效果，减少泄露至连接法兰处的工艺气体，从而能够降低连接法兰锈蚀的可能性。

为实现本发明的目的而提供一种半导体反应腔室，包括工艺管、连接法兰和排气管，所述连接法兰设置在所述工艺管底部的外周壁上，用于与所述半导体反应腔室的工艺门密封连接；

所述排气管包括第一排气管段，所述第一排气管段设置在所述工艺管内，并沿所述工艺管的内周壁的周向设置，且能够与所述工艺管外部的用于提供负压的负压装置连通，所述第一排气管段的管壁上设置有多个排气孔，多个所述排气孔沿所述第一排气管段的周向间隔设置，用于排出所述工艺管内的工艺气体。

可选的，多个所述排气孔包括多个第一排气孔，多个所述第一排气孔设置在所述第一排气管段的朝向所述工艺管轴线的一侧管壁上，并沿所述第一排气管段的周向间隔设置。

可选的，多个所述排气孔还包括多个第二排气孔，多个所述第二排气孔设置在所述第一排气管段的朝向所述工艺管底部的一侧管壁上，并沿所述第一排气管段的周向间隔设置。

可选的，多个所述第一排气孔和多个所述第二排气孔交替间隔设置。

可选的，多个所述第一排气孔沿所述第一排气管段的周向均匀间隔设置。

可选的，多个所述第二排气孔沿所述第一排气管段的周向均匀间隔设置。

可选的，所述排气管还包括第二排气管段，所述工艺管底部的周壁上设置有排气安装孔，所述第二排气管段穿设在所述排气安装孔中，一端位于所述工艺管外与所述负压装置连通，另一端位于所述工艺管内与所述第一排气管段连通。

可选的，所述半导体反应腔室还包括进气管，所述进气管设置在所述工艺管底部的周壁上，并分别与所述工艺管的内部和用于提供所述工艺气体的气源连通，所述进气管用于向所述工艺管的内部通入所述工艺气体；

且在所述工艺管的轴向上，所述进气管相对于所述排气管远离所述工艺管的底部。

可选的，所述进气管可以包括第一进气管段和第二进气管段，所述工艺管底部的周壁上设置有进气安装孔，所述第一进气管段穿设在所述进气安装孔中，一端位于所述工艺管外，用于与提供所述工艺气体的气源连通，另一端位于所述工艺管内，所述第二进气管段设置在所述工艺管内，一端与所述工艺管的内部连通，另一端与所述第一进气管段的另一端连通。

可选的，在所述工艺管的轴向上，所述进气安装孔相对于所述排气安装孔远离所述工艺管的底部。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的半导体反应腔室，工艺管内残留的工艺气体能够经过多个排气孔排出至第一排气管段内，再被负压装置从第一排气管段内抽出，从而排出至工艺管外，由于第一排气管段沿工艺管的内周壁的周向设置，且多个排气孔沿第一排气管段的周向间隔设置，因此，这样使得工艺管内残留的工艺气体不仅能够经过多个排气孔排出至工艺管外，并且还能够从工艺管内部周向上的不同位置排出至工艺管外，从而能够改善排气效果，减少从工艺管底部泄露的工艺气体，继而能够减少泄露至连接法兰处的工艺气体，进而能够降低连接法兰锈蚀的可能性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的半导体反应腔室的承载部件出入工艺管时的剖视结构示意图；

图2为本发明实施例提供的半导体反应腔室的剖视结构示意图；

图3为本发明实施例提供的半导体反应腔室的结构示意图；

图4为图1中工艺管底部的剖视结构示意图；

图5为本发明实施例提供的半导体反应腔室的俯视剖视结构示意图；

图6为图5的局部放大结构示意图；

附图标记说明：

1-工艺管；2-连接法兰；3-排气管；31-第二排气管段；32-第一排气管段；33-第一排气孔；34-第二排气孔；41-第一进气管段；42-第二进气管段；5-工艺门；6-承载部件；7-保温部件；8-厂务负压管。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的半导体反应腔室进行详细描述。

如图1-图6所示，本发明实施例提供一种半导体反应腔室，包括工艺管1、连接法兰2和排气管3，连接法兰2设置在工艺管1底部的外周壁上，用于与半导体反应腔室的工艺门5密封连接；排气管3包括第一排气管段32，第一排气管段32设置在工艺管1内，并沿工艺管1的内周壁的周向设置，且能够与工艺管1外部的用于提供负压的负压装置(图中未示出)连通，第一排气管段32的管壁上设置有多个排气孔，多个排气孔沿第一排气管段32的周向间隔设置，用于排出工艺管1内的工艺气体。

本发明实施例提供的半导体反应腔室，工艺管1内残留的工艺气体能够经过多个排气孔排出至第一排气管段32内，再被负压装置从第一排气管段32内抽出，从而排出至工艺管1外，由于第一排气管段32沿工艺管1的内周壁的周向设置，且多个排气孔沿第一排气管段21的周向间隔设置，因此，这样使得工艺管1内残留的工艺气体不仅能够经过多个排气孔排出至工艺管1外，并且还能够从工艺管1内部周向上的不同位置排出至工艺管1外，从而能够改善排气效果，减少从工艺管1底部泄露的工艺气体，继而能够减少泄露至连接法兰2处的工艺气体，进而能够降低连接法兰2锈蚀的可能性。

如图1所示，在本发明一实施例中，半导体反应腔室可以还包括工艺门5，工艺门5上设置有承载部件6和保温部件7，保温部件7和承载部件6依次设置在工艺门5上，承载部件6用于承载晶圆，保温部件7用于对晶圆进行保温，第一排气管段32可以沿工艺管1的内周壁的周向设置呈环状，且内径大于承载部件6和保温部件7的最大径向尺寸。这样可以使保温部件7和承载部件6在随工艺门5升降出入工艺管1时，能够穿过第一排气管段32，避免保温部件7和承载部件6与第一排气管段32发生干涉碰撞。

如图1、图2和图4所示，在实际应用中，工艺管1的底部设置有开口，工艺管1底部的周壁上设置有进气管。在半导体工艺过程中，工艺门5上升与工艺管1底部的连接法兰2密封连接，将工艺管1底部的开口关闭，使工艺管1内形成密封空间，从而可以进行半导体工艺，在工艺门5上升的过程中，保温部件7和承载部件6随工艺门5上升，从工艺管1底部的开口进入工艺管1内，并穿过第一排气管段32。之后，工艺气体(可选的，可以为氯化氢(HCL)气体)经过进气管进入工艺管1内，与承载部件6上承载的晶圆发生反应，实现半导体工艺反应。之后，工艺门下降与连接法兰2分离，将工艺管1底部的开口打开，在工艺门5下降的过程中，保温部件7和承载部件6随工艺门5下降，并穿过第一排气管段32，最后从工艺管1底部的开口退出至工艺管1外，并且，工艺管1内残留的工艺气体会被带动朝工艺管1的底部流动，并经过多个排气孔排出至第一排气管段32内，再被负压装置从第一排气管段32内抽出，从而排出至工艺管1外。由于第一排气管段32沿工艺管1的内周壁的周向设置，且多个排气孔沿第一排气管段32的周向间隔设置，因此，残留的工艺气体不仅能够经过多个排气孔排出至工艺管1外，并且还能够从工艺管1内部周向上的不同位置排出至工艺管1外，从而能够改善排气效果，减少从工艺管1底部泄露的工艺气体，继而能够减少泄露至连接法兰2处的工艺气体，进而能够降低连接法兰2锈蚀的可能性。

可选的，承载部件6可以包括晶舟。

可选的，保温部件7可以包括保温桶。

如图1-图6所示，在本发明一实施例中，多个排气孔可以包括多个第一排气孔33，多个第一排气孔33设置在第一排气管段32的朝向工艺管1轴线的一侧管壁上，并沿第一排气管段32的周向间隔设置。

由于多个第一排气孔33设置在第一排气管段32的朝向工艺管1轴线的一侧管壁上，并沿第一排气管段32的周向间隔设置，因此，在工艺门5下降的过程中，被带动朝工艺管1底部流动的残留工艺气体，能够依次经过多个第一排气孔33和第一排气管段32排出至工艺管1外，从而使得残留的工艺气体不仅能够经过多个第一排气孔33排出至工艺管1外，并且还能够从工艺管1内部周向上的不同位置排出至工艺管1外。

如图4-图6所示，在本发明一实施例中，多个排气孔可以还包括多个第二排气孔34，多个第二排气孔34设置在第一排气管段32的朝向工艺管1底部的一侧管壁上，并沿第一排气管段32的周向间隔设置。

如图4-图6所示，这样在工艺门5下降的过程中，被带动朝工艺管1底部流动的残留工艺气体，不仅能够依次经过多个第一排气孔33和第一排气管段32排出至工艺管1外，还能够依次经过多个第二排气孔34和第一排气管段32排出至工艺管1外，从而使得工艺管1内残留的工艺气体能够先经过多个第一排气孔33，从工艺管1内部周向上的不同位置排出至工艺管1外(如图4中斜向下的箭头以及图5和图6中的箭头所示)，而未经过第一排气孔33排出继续朝工艺管1底部流动的残留工艺气体能够再经过多个第二排气孔34，从工艺管1内部周向上的不同位置排出工艺管1外(如图4中向上的箭头所示)，从而能够进一步改善排气效果，进一步减少从工艺管1底部泄露的工艺气体，继而能够进一步减少泄露至连接法兰2处的工艺气体，进而能够进一步降低连接法兰2锈蚀的可能性。

如图4-图6所示，在本发明一实施例中，多个第一排气孔33和多个第二排气孔34可以交替间隔设置。

也就是说，在第一排气管段32的朝向工艺管1底部的一侧管壁上，与相邻的两个第一排气孔33之间所对应的位置设置一个第二排气孔34，在第一排气管段32的朝向工艺管1轴线的一侧管壁上，与相邻的两个第二排气孔34之间所对应的位置设置一个第一排气孔33，这样一方面可以使得多个排气孔的排布更加密集，从而能够进一步改善排气效果，另一方面，经过相邻的两个第一排气孔33之间继续朝工艺管1底部流动的残留工艺气体，能够从在第一排气管段32的朝向工艺管1底部的一侧管壁上，与相邻的两个第一排气孔33之间所对应的位置设置的一个第二排气孔34排出，从而能够更有效的使得未经过第一排气孔33排出继续朝工艺管1底部流动的残留工艺气体排出，继而能够进一步改善排气效果，进一步减少从工艺管1底部泄露的工艺气体，继而能够进一步减少泄露至连接法兰2处的工艺气体，进而能够进一步降低连接法兰2锈蚀的可能性。

在本发明一实施例中，多个第一排气孔33可以沿第一排气管段32的周向均匀间隔设置。这样可以使得工艺气体能够均匀的从工艺管1内部的周向上排出，降低工艺气体气流的相互干涉，从而能够进一步改善排气效果，进一步减少从工艺管1底部泄露的工艺气体，继而能够进一步减少泄露至连接法兰2处的工艺气体，进而能够进一步降低连接法兰2锈蚀的可能性。

在本发明一实施例中，多个第二排气孔34可以沿第一排气管段32的周向均匀间隔设置。这样可以使得工艺气体能够均匀的从工艺管1内部的周向上排出，降低工艺气体气流的相互干涉，从而能够进一步改善排气效果，进一步减少从工艺管1底部泄露的工艺气体，继而能够进一步减少泄露至连接法兰2处的工艺气体，进而能够进一步降低连接法兰2锈蚀的可能性。

如图1、图2、图4和图5所示，在本发明一实施例中，排气管还包括第二排气管段31，工艺管1底部的周壁上可以设置有排气安装孔，第二排气管段31穿设在排气安装孔中，一端位于工艺管1外与负压装置连通，另一端位于工艺管1内与第一排气管段32连通。

也就是说，设置在工艺管1内的第一排气管段32与工艺管1外部的负压装置的连通，是通过穿设在工艺管1底部的周壁上的第二排气管段31来实现的。在半导体反应腔室排气时，工艺气体可以先通过多个第一排气孔33和多个第二排气孔34排出至第一排气管段32内，再通过第一排气管段32排出至第二排气管段31内，再被负压装置从第二排气管段31内抽出。

如图5所示，在实际应用中，可选的，负压装置可以包括厂务的抽气设备，第二排气管段31可以通过厂务负压管8与厂务的抽气设备连通。

在本发明一实施例中，半导体反应腔室可以还包括进气管，进气管设置在工艺管1底部的周壁上，并分别与工艺管1的内部和用于提供工艺气体的气源连通，进气管用于向工艺管1的内部通入工艺气体；且在工艺管1的轴向上，进气管相对于排气管3远离工艺管1的底部。

通过使进气管在工艺管1的轴向上相对于排气管3远离工艺管1的底部，一方面可以避免进气管和排气管3产生干涉，便于进气管和排气管3的拆装，另一方面可以使排气管3更加靠近工艺管1的底部，从而能够进一步改善排气效果，进一步减少从工艺管1底部泄露的工艺气体，继而能够进一步减少泄露至连接法兰2处的工艺气体，进而能够进一步降低连接法兰2锈蚀的可能性。

如图2和图3所示，在本发明一实施例中，进气管可以包括第一进气管段41和第二进气管段42，工艺管1底部的周壁上设置有进气安装孔，第一进气管段41穿设在进气安装孔中，一端位于工艺管1外，用于与提供工艺气体的气源连通，另一端位于工艺管1内，第二进气管段42设置在工艺管1内，一端与工艺管1的内部连通，另一端与第一进气管段41的另一端连通。

在半导体工艺中，气源用于提供工艺气体，气源提供的工艺气体经过第一进气管段41进入第二进气管段42，再经过第二进气管段42进入工艺管1内。

如图2所示，可选的，第二进气管段42可以由工艺管1的底部延伸至工艺管1顶部，第二进气管段42位于工艺管1顶部的一端为第二进气管段42与工艺管1的内部连通的一端。这样可以使工艺气体在工艺管1的底部进入工艺管1内，使工艺气体能够由工艺管1的顶部向底部扩散，与工艺管1内的晶圆反应，从而能够使得半导体工艺具有较好的效果。

如图2所示，可选的，工艺管1的顶壁可以呈弧状，第二进气管段42位于工艺管1顶部的一端可以位于工艺管1顶部的中部。这样当工艺气体由工艺管1的顶部进入工艺管1内后，工艺管1的顶壁可以使工艺气体由工艺管1顶部的中部均匀的向四周扩散(如图2中箭头所示)，使得工艺气体能够由工艺管1的顶部向底部均匀的扩散，从而能够提高半导体工艺的均匀性，进一步改善半导体工艺效果。

在本发明一实施例中，在工艺管1的轴向上，进气安装孔可以相对于排气安装孔远离工艺管1的底部。

这样能够使第一进气管段41和第二进气管段42在工艺管1的轴向上，相对于第二排气管段31和第一排气管段32远离工艺管1的底部，从而一方面可以避免第一进气管段41、第二进气管段42与第二排气管段31、第一排气管段32产生干涉，便于第一进气管段41、第二进气管段42、第二排气管段31和第一排气管段32的拆装，另一方面可以使第二排气管段31和第一排气管段32更加靠近工艺管1的底部，也就是使排气管3更加靠近工艺管1的底部，从而能够进一步改善排气效果，进一步减少从工艺管1底部泄露的工艺气体，继而能够进一步减少泄露至连接法兰2处的工艺气体，进而能够进一步降低连接法兰2锈蚀的可能性。

综上所述，本发明实施例提供的半导体反应腔室能够改善排气效果，减少泄露至连接法兰2处的工艺气体，从而能够降低连接法兰2锈蚀的可能性。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变形和改进，这些变形和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种半导体反应腔室，其特征在于，包括工艺管、连接法兰和排气管，所述连接法兰设置在所述工艺管底部的外周壁上，用于与所述半导体反应腔室的工艺门密封连接；

所述排气管包括第一排气管段，所述第一排气管段设置在所述工艺管内，并沿所述工艺管的内周壁的周向设置，且能够与所述工艺管外部的用于提供负压的负压装置连通，所述第一排气管段的管壁上设置有多个排气孔，多个所述排气孔沿所述第一排气管段的周向间隔设置，用于排出所述工艺管内的工艺气体。

2.根据权利要求1所述的半导体反应腔室，其特征在于，多个所述排气孔包括多个第一排气孔，多个所述第一排气孔设置在所述第一排气管段的朝向所述工艺管轴线的一侧管壁上，并沿所述第一排气管段的周向间隔设置。

3.根据权利要求2所述的半导体反应腔室，其特征在于，多个所述排气孔还包括多个第二排气孔，多个所述第二排气孔设置在所述第一排气管段的朝向所述工艺管底部的一侧管壁上，并沿所述第一排气管段的周向间隔设置。

4.根据权利要求3所述的半导体反应腔室，其特征在于，多个所述第一排气孔和多个所述第二排气孔交替间隔设置。

5.根据权利要求2所述的半导体反应腔室，其特征在于，多个所述第一排气孔沿所述第一排气管段的周向均匀间隔设置。

6.根据权利要求3所述的半导体反应腔室，其特征在于，多个所述第二排气孔沿所述第一排气管段的周向均匀间隔设置。

7.根据权利要求1所述的半导体反应腔室，其特征在于，所述排气管还包括第二排气管段，所述工艺管底部的周壁上设置有排气安装孔，所述第二排气管段穿设在所述排气安装孔中，一端位于所述工艺管外与所述负压装置连通，另一端位于所述工艺管内与所述第一排气管段连通。

8.根据权利要求7所述的半导体反应腔室，其特征在于，所述半导体反应腔室还包括进气管，所述进气管设置在所述工艺管底部的周壁上，并分别与所述工艺管的内部和用于提供所述工艺气体的气源连通，所述进气管用于向所述工艺管的内部通入所述工艺气体；

且在所述工艺管的轴向上，所述进气管相对于所述排气管远离所述工艺管的底部。

9.根据权利要求8所述的半导体反应腔室，其特征在于，所述进气管可以包括第一进气管段和第二进气管段，所述工艺管底部的周壁上设置有进气安装孔，所述第一进气管段穿设在所述进气安装孔中，一端位于所述工艺管外，用于与提供所述工艺气体的气源连通，另一端位于所述工艺管内，所述第二进气管段设置在所述工艺管内，一端与所述工艺管的内部连通，另一端与所述第一进气管段的另一端连通。

10.根据权利要求9所述的半导体反应腔室，其特征在于，在所述工艺管的轴向上，所述进气安装孔相对于所述排气安装孔远离所述工艺管的底部。

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