CN115386859A - 限流组件和工艺腔体 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种限流组件和工艺腔体，该限流组件包括：进气管路和至少两条分气管路；所述至少两条分气管路均与所述进气管路连接；每一所述分气管路均设置有分路连通开关，以调整每一所述分气管路的两端的连通关系；所述分气管路设置设有限流部，用于限制所述分气管路中的气体流量。该限流组件用于快速的验证适用于半导体工艺的限流组件中气体流经的横截面积。

Description

限流组件和工艺腔体
技术领域
本发明涉及半导体薄膜沉积及真空制造领域，尤其涉及一种限流组件和工艺腔体。
背景技术
气体喷淋板用于向多种制造工艺如化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)、金属有机气相沉积(Metal-organic Chemical Vapor Deposition，MOCVD)和原子层沉积(Atomic layer deposition，ALD)提供所需的一种或多种气体。
目前，在半导体工艺中，为了验证向喷淋板通入气体的合适横截面积而需要反复地实验，存在工艺腔体利用率低的问题；需要向工艺腔体长时间通入气体，生产成本较高。因此，亟需一种限流组件和工艺腔体以改善上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种限流组件和工艺腔体，该限流组件用于快速的验证适用于半导体工艺的限流组件中气体流经的横截面积。
第一方面，本发明提供一种限流组件，包括：进气管路和至少两条分气管路；所述至少两条分气管路均与所述进气管路连接；每一所述分气管路均设置有分路连通开关，以调整每一所述分气管路的两端的连通关系；所述分气管路设置设有限流部，用于限制所述分气管路中的气体流量。
本发明的方法有益效果为：本发明的限流组件能够便捷的调节限流组件中气体流经的横截面积，有助于快速找到适合工艺需求的气体流经的横截面积。不再需要向工艺腔体长时间通入气体，提高了工艺腔体利用率，节约生产成本。
可选的，所述分气管路数量至少为三；至少两条所述分气管路的所述限流部的横截面积之和等于另一条所述分气管路的所述限流部的横截面积。其有益效果在于：通过至少两条所述分气管路的所述限流部的横截面积之和等于另一条所述分气管路的所述限流部的横截面积，便于通过分路连通开关增加或减少所述气体通过的分气管路数量，即增加或减少所述气体流经的所述限流部数量，从而改变气体流经的限流部的横截面积之和。
可选的，所述分气管路设置有逆止部；所述逆止部用于控制所述分气管路内的气体单向流通。其有益效果在于：通过所述分气管路设置有逆止部，所述逆止部用于控制所述分气管路内的气体单向流通，实现防止气体反流，避免所述腔体内的气体反流回所述限流组件，保证所述限流组件中的气体清洁。
可选的，至少两个所述限流部的横截面积各不相同。其有益效果在于：通过设置的横截面积各不相同的所述限流部，实现选择不同横截面积的所述限流部，增加所述气体流经的限流部的横截面积之和的可选范围，便于实施工艺时自由选择。
可选的，所述分气管路设有两个所述分路连通开关，两个所述分路连通开关分别设置于所述限流部的两个端部。其有益效果在于：通过设置两个所述分路连通开关，有利于减少所述分气管路的漏气；当其中一个分路连通开关损坏时，另一个分路连通开关也能够防止所述分气管路内的气体外泄。
可选的，所述限流组件还包括出气管路，每一所述分气管路均与所述出气管路连通。
可选的，所述出气管路设置有出气连通开关，用于控制气体是否流向喷淋区。其有益效果在于：通过设置的出气管路以及设置于所述出气管路的出气连通开关，便于统一控制所述限流组件的气体是否通向喷淋区。
第二方面，本发明提供一种工艺腔体，包括位于内部的喷淋区以及设置于所述喷淋区的如权利要求1所述的限流组件，以通过所述限流组件向所述喷淋区提供工艺气体，所述喷淋区的数量至少为1，所述限流组件的数量至少为1。其有益效果在于：通过设置在位于所述工艺腔体内部的喷淋区以及设置于所述喷淋区的所述的限流组件，实现通过所述限流组件向所述喷淋区提供工艺气体，便于控制各喷淋区的气体流量，有利于工艺按特定的要求实施。
可选的，所述限流组件作用于至少一个所述喷淋区；所述喷淋区分布于至少一个喷淋头。
可选的，所述喷淋头的数量设置为1，若干所述喷淋区分布于同一个所述喷淋头的不同位置。
可选的，所述喷淋头和所述喷淋区的数量均设置为若干，若干所述喷淋区与若干所述喷淋头一一对应设置。
可选的，所述喷淋头的数量设置为若干，若干所述喷淋头中的第一部分喷淋头与所述喷淋区一一对应设置，若干所述喷淋头中的第二部分喷淋头设置有至少两个喷淋区。
可选的，所述限流组件包括至少两条分气管路，至少两个所述喷淋区对应设置一个所述限流组件，每个所述喷淋区分别与至少一条所述分气管路连接。其有益效果在于：通过设置的至少两个所述喷淋区对应设置一个所述限流组件，每个所述喷淋区分别与至少一条所述分气管路连接；有利于通过控制气体流经的所述分气管路数量便捷地控制限流组件中气体流经的横截面积之和，便于验证向喷淋板通入气体的合适横截面积。
可选的，所述限流组件包括出气管路，所述限流组件通过所述出气管路对应设置于至少一个所述喷淋区。
附图说明
图1为本发明提供的一种限流组件的结构示意图；
图2为本发明提供的第一种限流组件安装于工艺腔体的结构示意图；
图3为本发明提供的一种喷淋区的结构示意图；
图4为本发明提供的第二种限流组件安装于工艺腔体的结构示意图；
图5为本发明提供的第三种限流组件安装于工艺腔体的结构示意图；
图6为本发明提供的第四种限流组件安装于工艺腔体的结构示意图；
图7为本发明提供的第五种限流组件安装于工艺腔体的结构示意图；
图8为本发明提供的第六种限流组件安装于工艺腔体的结构示意图。
图中标号：
101、进气管路；1011、第一进气管路；1012、第二进气管路；102、分气管路；1021、第一分气管路；1022、第二分气管路；103、限流部；1031、第一限流部；1032、第二限流部；104、分路连通开关；1041、第一分开关；1042、第二分开关；105、进气连通开关；1051、第一进气连通开关；1052、第二进气连通开关；106、出气连通开关；1061、第一出气连通开关；1062、第二出气连通开关；107、出气管路；1071、第一出气管路；1072、第二出气管路；
200、工艺腔体；201、第一喷淋区；202、第二喷淋区；
301、第一喷淋头；302、第二喷淋头。
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作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。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
图1为本发明提供的一种限流组件的结构示意图。
针对现有技术存在的问题，本发明的提供了一种限流组件，用于与喷淋板连接，限制通向工艺腔体的气体流量。
本发明的一些实施例中，所述限流组件与喷淋板连接。
本发明一些实施例中，参照图1，如图1所示的限流组件包括：进气管路101和五条分气管路102。所述进气管路101用于与气源连通。所述分气管路102均与所述进气管路101连通。所述分气管路102的设有分路连通开关104，所述分路连通开关104用于控制所述分气管路102的两端的连通关系。所述分气管路102的设有限流部103，用于限制所述分气管路102中气体流量。所述分气管路102均与所述出气管路107连通。所述出气管路107的设有出气连通开关106。
在另一些实施例中，所述分气管路102呈圆管状设置。所述进气管路101的设有进气连通开关105。所述进气连通开关105用于控制所述进气管路101的两端的连通关系。
一些实施例中，所述分气管路102的数量可以根据工艺需求灵活设置。
一些实施例中，若干所述分气管路102呈互相平行设置。
一些实施例中，所述分路连通开关104设置为电磁阀、气动阀或任意形式的机械阀。
在又一些实施例中，所述分气管路102呈方管状或呈任意中空的几何体状设置。
一些实施例中，所述分路连通开关104可以设置为气动阀或液压阀。所述限流部103设置为限流器或限流阀。
值得说明的是，气体流速与横截面积的乘积即为气体流量；当所述气源提供的气体流速恒定的情况下，所述横截面积与所述气体流量成正比。所述限流组件的横截面积为开启了所述分路连通开关104的所述分气管路102设置的至少两个所述限流部103的横截面积之和；通过至少两个所述限流部103的尺寸计算得出气体流经的所述限流组件的横截面积。本实施例能够便捷的调节限流组件的横截面积，有助于快速找到适合工艺需求的横截面积。不再需要向工艺腔体200长时间通入气体，提高了工艺腔体200利用率，节约生产成本。
在一些实施例中，所述分气管路102数量至少为三。至少两条所述分气管路102的所述限流部103的横截面积之和等于另一条所述分气管路102的所述限流部103的横截面积。这种设置有利于快速且精准的找到适合工艺需求的限流部103尺寸。只需打开一个分路连通开关104，就能够使气体经过一个特定尺寸的限流部103，从而向喷淋板提供适量的气体。有助于简化操作，提升生产效率。
值得说明的是，所述限流部103的横截面积之和由所述限流部103的尺寸计算得出。
在一些实施例中，所述分气管路102设有逆止部。
在一些实施例中，若干所述限流部103的尺寸各不相同。
在一些实施例中，所述分气管路102设有两个所述分路连通开关104。两个所述分路连通开关104设置于所述限流部103的两侧。
值得说明的是，现有技术采用针阀控制气体流量，针阀不具有锁止功能，重复精度低，且针阀损坏后没有反馈。
在另一些实施例中，所述分气管路102也可以设置两个以上的所述分路连通开关104。通过这种设置，当一个所述分路连通开关104损坏漏气时，控制其余分路连通开关104也能够关闭，实现锁止所述分气管路102。有利于提升重复精度。
值得注意的是，现有技术采针阀限制通向工艺腔体200的气体流量；所述针阀精度低，容易误触，所述针阀一旦调整后再调回原位置就会存在误差，且针阀不具有锁止功能，存在漏气现象。
在一些实施例中，所述分路连通开关104设置为气阀；所述气阀仅具有开启状态和关闭状态。当所述气阀处于开启状态时，不会影响其连接的所述分气管路102的气体流量；当所述气阀处于关闭状态时，完全锁止其连接的所述分气管路102的气体通路。
在另一些实施例中，所述分路连通开关104还可以设置为截止阀、柱塞阀或任意可锁止的气路开关。
在一些实施例中，所述限流组件包括出气管路107，所述出气管路107与一条所述分气管路102连接。所述限流组件通过所述出气管路对应107设置于于一个所述喷淋区。
在另一些实施例中，所述限流组件包括出气管路107，所述出气管路107与若干所述分气管路102连接。所述限流组件通过所述出气管路对应107设置于若干所述喷淋区。
值得说明的是，本实施例提出的限流组件的可反复使用在各种需要精确限流的真空设备中。
图2为本发明提供的一种限流组件安装于工艺腔体的结构示意图。
本发明还提供了一种安装有限流组件的工艺腔体，包括喷淋板和所述限流组件。参照图2，工艺腔体200设有一个第一喷淋头301设有第一喷淋区201。所述第一喷淋区201连接有第一出气管路1071。所述第一出气管路1071连接有五条第一分气管路1021；每条所述第一分气管路1021均设有第一限流部1031和第一分开关1041。所述五条第一分气管路1021连接同一条进气管路101。所述进气管路101设有进气连通开关105。
图3为本发明提供的一种喷淋区的结构示意图。
在一些具体实施例中，在同一个喷淋头301中设置有第一喷淋区201和第二喷淋区202。所述第一喷淋区201呈环形状设置。所述第二喷淋区202呈圆形状设置。所述第一喷淋区201设置于所述第二喷淋区202内。
在另一些具体实施例中，所述第一喷淋区201和所述第二喷淋区202可以呈任意形状设置。第一喷淋区201和所述第二喷淋区202可以呈任意形式分布于所述
图4为本发明提供的另一种安装有限流组件的工艺腔体的结构示意图。
本发明还提供了一种安装有限流组件的工艺腔体，包括喷淋板和所述限流组件。参照图4，所述工艺腔体200设置有第一喷淋头301。所述第一喷淋头301设有第一喷淋区201和第二喷淋区202。所述第一喷淋区201连接一条第一分气管路1021；每条所述第一分气管路1021均设有第一限流部1031和第一分开关1041。所述第二喷淋区202连接四条第二分气管路1022；每条所述第二分气管路1022均设有第二限流部1032和第二分开关1042。一条所述第一分气管路1021和四条所述第二分气管路1022连接同一条进气管路101。所述进气管路101设有进气连通开关105。
值得说明的是，所述第一分气管路1021和所述第二分气管路1022均设置为分气管路102；所述第一限流部1031和所述第二限流部1032均设置为所述限流部103；所述第一分开关1041和所述第二分开关1042均设置为分路连通开关104。
在一些实施例中，所述第一分气管路1021和所述第二分气管路1022的数量可以取任意正整数。
值得说明的是，根据半导体工艺要求，所述两个喷淋区中的气体需要尽最大程度保证相互之间的干扰程度尽可能小甚至不会发生相互干扰。一种气体进入两个喷淋区，理论上两个喷淋区的气体分布是均匀的，但实际会有一些差异，我们可以通过开启或关闭至少一个分路连通开关104，调整气体所流经的至少一个限流部103，以使若干喷淋区进入工艺腔体200的气体流量是均匀的，实现弥补实际气体分布带来的差异。
在另一些实施例中，所述第一喷淋头301设有若干喷淋区。所述若干喷淋区相邻设置。每个所述喷淋区分别至少与两条分气管路102连通。当所述分路连通开关104和所述进气连通开关105开启时，所述气源的气体依次通过进气管路101、分气管路102的分路连通开关104和所述限流部103分别进入第一喷淋区201和第二喷淋区202。通过开启或关闭至少一个分路连通开关104，调整气体所流经的至少一个限流部103，让若干喷淋区的气体进入喷淋板是均匀的，来弥补实际气体分布带来的差异。
图5为本发明提供的又一种安装有限流组件的工艺腔体的结构示意图。
又一些具体实施例中，所述所述喷淋区与所述限流组件对应设置。如图5所示，所述工艺腔体200设置有第一喷淋头301和第二喷淋头302。所述第一喷淋头301设有第一喷淋区201。所述第二喷淋头302设有第二喷淋区202。所述第一喷淋区201连接第一出气管路1071；所述第一出气管路1071设有第一出气连通开关1061。所述第一出气管路1071连接有五条第一分气管路1021。五条第一分气管路1021均分别设有第一限流部1031和第一分开关1041。五条第一分气管路1021连接有同一第一进气管路1011。所述第一进气管路1011设有第一进气连通开关1051。所述第二喷淋区102连接第二组件的第二出气管路1072；所述第二出气管路1072设有第二出气连通开关1062。所述第二出气管路1072连接有五条第二分气管路1022。五条第二分气管路1022均分别设有第二限流部1032和第二分开关1042。五条第二分气管路1022连接有同一第二进气管路1012。所述第二进气管路1012设有第二进气连通开关1052。
值得说明的是，所述第一进气管路1011和所述第二进气管路1012均设置为所述进气管路101；所述第一进气连通开关1051和所述第二进气连通开关1052均设置为进气连通开关105。
在另一些实施例中，所述工艺腔体200内设置若干喷淋区。若干喷淋区与若干所述组件的出气管路107分别一一对应连接。若干所述组件的所述进气管路101连接同一气源。所述分气管路102的数量可以设置为任意大于等于二的正整数。
值得说明的是，当所述限流组件的任意一个分气管路出现诸如漏气等故障，通过关闭所述出气连通开关106和所述进气连通开关105实现关闭锁止所述气源通向所述工艺腔体200的气体通路即可，不需要反复地进行漏率的检测，提高时间和人力资源成本，有助于解决限流组件漏气导致的晶圆成膜质量差的问题。
在又一些实施例中，所述第一进气管路1011和所述第二进气管路1012分别连接两个气源。所述两个气源用于提供同一种成分的气体。
在再一些实施例中，所述第一进气管路1011和所述第二进气管路1012连接同一个气源。
图6为本发明提供的再一种安装有限流组件的工艺腔体的结构示意图。
如图6所示，在一些实施例中，工艺腔体200设有一个第一喷淋头301。所述第一喷淋头301设有第一喷淋区201和第二喷淋区202。所述第一喷淋区201连接有第一出气管路1071。所述第二喷淋区202连接有第二出气管路1072。所述第一出气管路1071连接有五条第一分气管路1021；每条所述第一分气管路1021均设有第一限流部1031和第一分开关1041。所述五条第一分气管路1021连接同一条第一进气管路1011。所述第一进气管路1011设有第一进气连通开关1051。所述第二喷淋区202连接有第二出气管路1072。所述第二出气管路1072连接有五条第二分气管路1022；每条所述第二分气管路1022均设有第二限流部1032和第二分开关1042。所述五条第二分气管路1022连接同一条第二进气管路1012。所述第二进气管路1012设有第二进气连通开关1052。
再一些实施例中，若干所述喷淋区与若干所述喷淋头一一对应设置。
图7为本发明提供的第五种限流组件安装于工艺腔体的结构示意图。
如图7所示，在一些实施例中，工艺腔体200设有第一喷淋头301和第二喷淋头302。所述第一喷淋头301设有第一喷淋区201。所述第二喷淋头302设有第二喷淋区202。所述第一喷淋区201连接有第一出气管路1071。所述第二喷淋区202连接有第二出气管路1072。所述第一出气管路1071连接有五条第一分气管路1021；每条所述第一分气管路1021均设有第一限流部1031和第一分开关1041。所述五条第一分气管路1021连接同一条第一进气管路1011。所述第一进气管路1011设有第一进气连通开关1051。所述第二喷淋区202连接有第二出气管路1072。所述第二出气管路1072连接有五条第二分气管路1022；每条所述第二分气管路1022均设有第二限流部1032和第二分开关1042。所述五条第二分气管路1022连接同一条第二进气管路1012。所述第二进气管路1012设有第二进气连通开关1052。
在一些具体实施例中，所述第一喷淋区201对应设置第一喷淋头301；所述第二喷淋区202对应设置第二喷淋头302；
在另一些具体实施例中，所述喷淋区的数量与所述喷淋头的数量相同，设置为任意大于或等于2的正整数。
图8为本发明提供的第六种限流组件安装于工艺腔体的结构示意图。
在一些实施例中，在M个喷淋区中，所述M设置为大于等于2的正整数，至少有M-1个喷淋区设置有所述限流组件，使得可以根据未设置有所述限流组件的工艺腔体200的气体状态信息对设置有所述限流组件的至少M-1个喷淋区进行调节。如图8所示，所述第一喷淋区201连通第一出气管路1071。所述第一出气管路1071设有第一出气连通开关1061，所第一出气连通开关1061连接有一条第一分气管路1021，所述一条第一分气管路1021设有一个第一限流部1031。所述一条第一分气管路1021连接第一进气管路1011。所述第一进气管路1011设有第一进气连通开关1051。所述第二喷淋区202连接有第二出气管路1072。所述第二出气管路1072设有第二出气连通开关1062。所述第二出气管路1072连接有五条第二分气管路1022，所述五条第二分气管路1022均分别设有第二限流部1032和第二分开关1042。所述五条第二分气管路1022均连接同一第二进气管路1012。所述第二进气管路1012设有第二进气连通开关1052。通过这种设置，当所述第二出气连通开关1062和所述第一进气连通开关1051均开启时，通向所述第一喷淋区201的气体仅通过第一限流部1031，固定了所述第一喷淋区201通入的气体流量。通过控制所述第二分开关1042的开启或关闭能够调节所述组件中所述气体流经的若干第二限流部1032的横截面积之和，使得所述气体流经的若干第二限流部1032的横截面积之和与所述气体流经的一个第一限流部1031的横截面积相同。从而实现所述第一喷淋区201与所述第二喷淋区202通入的气体流量相同。
在又一些实施例中，所述第一进气管路1011和所述第二进气管路1012分别连接两个气源。所述两个气源用于提供同一种成分的气体。
在再一些实施例中，所述第一进气管路1011和所述第二进气管路1012连接同一个气源。
虽然在上文中详细说明了本发明的实施方式，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，能够对这些实施方式进行各种修改和变化。但是，应理解，这种修改和变化都属于权利要求书中所述的本发明的范围和精神之内。而且，在此说明的本发明可有其它的实施方式，并且可通过多种方式实施或实现。

Claims (14)

1.一种限流组件，其特征在于，包括：进气管路和至少两条分气管路；
所述至少两条分气管路均与所述进气管路连接；
每一所述分气管路均设置有分路连通开关，以调整每一所述分气管路的两端的连通关系；
所述分气管路设置设有限流部，用于限制所述分气管路中的气体流量。
2.根据权利要求1所述的限流组件，其特征在于，所述分气管路的数量至少为三；
至少两条所述分气管路的所述限流部的横截面积之和等于另一条所述分气管路的所述限流部的横截面积。
3.根据权利要求1所述的限流组件，其特征在于，所述分气管路设置有逆止部，所述逆止部用于控制所述分气管路内的气体单向流通。
4.根据权利要求1所述的限流组件，其特征在于，至少两个所述限流部的横截面积各不相同。
5.根据权利要求1所述的限流组件，其特征在于，所述分气管路设有两个所述分路连通开关，两个所述分路连通开关分别设置于所述限流部的两个端部。
6.根据权利要求1所述的限流组件，其特征在于，还包括出气管路，每一所述分气管路均与所述出气管路连通。
7.根据权利要求6所述的限流组件，其特征在于，所述出气管路设置有出气连通开关，用于控制气体是否流向喷淋区。
8.一种工艺腔体，其特征在于，包括位于内部的喷淋区以及设置于所述喷淋区的如权利要求1所述的限流组件，以通过所述限流组件向所述喷淋区提供工艺气体，所述喷淋区的数量至少为1，所述限流组件的数量至少为1。
9.根据权利要求8所述的工艺腔体，其特征在于，所述限流组件作用于至少一个所述喷淋区；
所述喷淋区分布于至少一个喷淋头。
10.根据权利要求9所述的工艺腔体，其特征在于，所述喷淋头的数量设置为1，若干所述喷淋区分布于同一个所述喷淋头的不同位置。
11.根据权利要求9所述的工艺腔体，其特征在于，所述喷淋头和所述喷淋区的数量均设置为若干，若干所述喷淋区与若干所述喷淋头一一对应设置。
12.根据权利要求9所述的工艺腔体，其特征在于，所述喷淋头的数量设置为若干，若干所述喷淋头中的第一部分喷淋头与所述喷淋区一一对应设置，若干所述喷淋头中的第二部分喷淋头设置有至少两个喷淋区。
13.根据权利要求8所述的工艺腔体，其特征在于，所述限流组件包括至少两条分气管路，至少两个所述喷淋区对应设置一个所述限流组件，每个所述喷淋区分别与至少一条所述分气管路连接。
14.根据权利要求8所述的工艺腔体，其特征在于，所述限流组件包括出气管路，所述限流组件通过所述出气管路对应设置于至少一个所述喷淋区。
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