CN207727146U - 气源及半导体加工设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种气源及半导体加工设备，其包括用于盛放液源的腔体和用于加热该液源的加热装置，该加热装置包括加热件和棒状热电偶，其中，加热件用于加热热源；棒状热电偶自腔体的外部贯穿腔体，并延伸至液源中，用于直接检测液源的温度。本实用新型提供的气源，其可以避免因温度反馈不及时而造成液源的实际温度下降的问题，从而提高了控温稳定性。

Description

气源及半导体加工设备

技术领域

本实用新型涉及半导体制造技术领域，具体地，涉及一种气源及半导体加工设备。

背景技术

化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，以下简称CVD)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。

在CVD反应设备中，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。现有的液源包括用于盛放液源的腔体，且在该腔体的侧壁和底部设置有加热带，用于通过加热腔体，来间接加热液源。并且，在腔体的侧壁和底部还设置有热电偶，用于检测腔体的温度，以根据该温度控制加热带的加热功率，形成对液源温度的闭环控制。

在实际应用中，当腔体中的气体被输出之后，气体会带走热量，导致液源的温度降低。但是，由于热电偶不是直接对液源温度测量，这使得热电偶对液源温度的变化灵敏度不高，导致温度反馈的不及时，从而造成液源的实际温度呈下降趋势，进而影响控温稳定性。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种气源及半导体加工设备，其可以避免因温度反馈不及时而造成液源的实际温度下降的问题，从而提高了控温稳定性。

为实现本实用新型的目的而提供一种气源，包括用于盛放液源的腔体和用于加热所述液源的加热装置，所述加热装置包括加热件和棒状热电偶，其中，

所述加热件用于加热所述热源；

所述棒状热电偶自所述腔体的外部贯穿所述腔体，并延伸至所述液源中，用于直接检测所述液源的温度。

优选的，所述棒状热电偶自所述腔室的顶部垂直地延伸至所述液源中；

在所述棒状热电偶位于所述腔体中的部分设置有多个温度感应点，多个所述温度感应点沿垂直方向间隔设置，每个所述温度感应点用于检测所在深度的温度。

优选的，所述棒状热电偶包括棒状主体，所述棒状主体自所述腔体的顶部垂直地延伸至所述液源中；并且，在所述棒状主体的上端设置有接头，用于与所述腔体密封连接。

优选的，所述加热件包括加热棒，所述加热棒自所述腔室的顶部垂直地延伸至所述液源中。

优选的，所述加热棒的下端与所述腔体的底部之间具有间距；所述间距的取值范围在4～5mm。

优选的，所述加热棒为多个，且以所述腔体的竖直轴线为中心对称分布。

优选的，在所述加热棒上设置有法兰，所述法兰设置在所述腔体的顶部，且所述法兰与所述腔体固定连接。

优选的，所述气源还包括控制单元，所述控制单元用于接收来自所述棒状热电偶检测的所述液源的温度，并根据该温度控制所述加热件的加热功率。

优选的，在所述腔体的外周壁上环绕设置有第一保温带，且在所述腔体的底部设置有第二保温带，所述第一保温带和所述第二保温带用于对所述腔体进行保温。

作为另一个技术方案，本实用新型还提供一种半导体加工设备，包括反应腔室和用于向所述反应腔室内输送工艺气体的气源，所述气源采用本实用新型提供的上述气源。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供的气源，其通过使棒状热电偶均自腔体的外部贯穿腔体，并延伸至液源中，可以使棒状热电偶直接检测液源的温度，从而棒状热电偶能够及时接收到液源的温度变化，并进行反馈，进而可以避免现有技术中因温度反馈不及时而造成液源的实际温度下降的问题，从而提高了控温稳定性。

本实用新型提供的半导体加工设备，其通过采用本实用新型提供的上述气源，可以提高控温稳定性，从而可以提高工艺重复性。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的气源的剖视图；

图2为本实用新型实施例采用的棒状热电偶的剖视图；

图3为本实用新型实施例中加热棒的分布图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图来对本实用新型提供的气源及半导体加工设备进行详细描述。

请参阅图1，本实用新型实施例提供的气源，包括用于盛放液源106的腔体101和用于加热该液源106的加热装置，该加热装置包括加热件109和棒状热电偶108，其中，加热件109用于加热液源106。棒状热电偶108自腔体101的外部贯穿腔体101，并延伸至液源106中，用于直接检测液源106的温度。这样，棒状热电偶108能够及时接收到液源106的温度变化，并进行反馈，从而可以避免现有技术中因温度反馈不及时而造成液源106的实际温度下降的问题，进而提高了控温稳定性。

在本实施例中，棒状热电偶108自腔室101的顶部垂直地延伸至液源106中；并且，在棒状热电偶108位于腔体101中的部分设置有多个温度感应点，多个温度感应点沿垂直方向间隔设置，每个温度感应点用于检测所在深度的温度。通过设置多个温度感应点，检测不同深度的温度，可以实现液源106的液面高度的检测。

例如，如图2所示，温度感应点为四个，且由上而下依次为温度感应点A～D。当液源106的液面高于温度感应点A，则四个温度感应点A～D的温度差异不大。当液源106的液面位于温度感应点A与B之间时，温度感应点A接触的是气体，而温度感应点B(C和D)接触的是液体，则温度感应点A与B(C和D)之间有较大差异。由此，若四个温度感应点A～D的温度差异不大，则可以判断液源106的液面高于温度感应点A；若温度感应点A与B(C和D)之间有较大差异，则可以判断液源106的液面位于在温度感应点A与B之间。同理，液源106的液面位于温度感应点B与C之间或者温度感应点C与D之间同样可以根据温度差异进行判断。

在本实施例中，棒状热电偶108包括棒状主体108a，该棒状主体108a自腔体101的顶部垂直地延伸至液源106中；并且，在棒状主体108a的上端设置有接头108b，用于与腔体101密封连接。该接头108b例如为标准密封接口。当然，还需要在腔体101的顶部对应地设置标准密封插头。

在本实施例中，加热件109包括加热棒，该加热棒自腔室101的顶部垂直地延伸至液源106中。这样，可以直接对液源106进行加热，从而可以提高加热效率。

优选的，上述加热棒的下端与腔体101的底部之间具有间距；该间距的取值范围在4～5mm。这样，可以使加热棒的下端尽可能地靠近腔体101的底部，从而可以对液源106进行全深度加热，进而可以在液源106的液位很低的情况下，仍然能够对液源106进行有效加热。

进一步优选的，如图3所示，加热棒为多个，且以腔体101的竖直轴线为中心对称分布，以实现对液源106的均匀加热。

上述加热棒与腔体101的固定方式可以为：在加热棒上设置有法兰(图中未示出)，该法兰设置在腔体101的顶部，且法兰与腔体101固定连接，例如通过螺钉将法兰和腔体101连接在一起。此外，在法兰与腔体101之间还应设置有密封圈，用以对二者之间的间隙进行密封，从而保证腔体101的封闭性。

优选的，气源还包括控制单元，该控制单元用于接收来自棒状热电偶102检测的液源106的温度，并根据该温度控制加热件109的加热功率。借助控制单元，可以实现对液源106的温度的闭环控制。该控制单元可以是诸如PLC、计算机等的微处理器。

另外，优选的，在腔体101的外周壁上环绕设置有第一保温带111，且在腔体101的底部设置有第二保温带110，第一保温带111和第二保温带101用于对腔体101进行保温，从而可以减少热量损失，提高加热效率。

在本实施例中，气源还包括气体管路201，用于将气体107传输至反应腔室301，并且，在该气体管路201上设置有压力规200，用于检测腔体101中的温度。在该气体管路201上还设置有质量流量计(MFC)，用于控制进入反应腔室301的气体流量。此外，在该气体管路201上还设置有两个通断开关202。

需要说明的是，在本实施例中，加热件109包括加热棒，但是本实用新型并不局限于此，在实际应用中，加热件109还可以采用其他任意结构，例如，设置在腔体的侧壁和底部上的加热带，用于通过加热腔体，来间接加热热源。

综上所述，本实用新型实施例提供的气源，其通过使棒状热电偶均自腔体的外部贯穿腔体，并延伸至液源中，可以使棒状热电偶直接检测液源的温度，从而棒状热电偶能够及时接收到液源的温度变化，并进行反馈，进而可以避免现有技术中因温度反馈不及时而造成液源的实际温度下降的问题，从而提高了控温稳定性。

作为另一个技术方案，本实用新型实施例还提供一种半导体加工设备，包括反应腔室301和用于向该反应腔室301内输送工艺气体的气源，该气源采用了本实用新型实施例提供上述气源。

本实用新型实施例提供的半导体加工设备，其通过采用本实用新型实施例提供的上述气源，可以提高控温稳定性，从而可以提高工艺重复性。

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

Claims (10)

1.一种气源，包括用于盛放液源的腔体和用于加热所述液源的加热装置，其特征在于，所述加热装置包括加热件和棒状热电偶，其中，

所述加热件用于加热所述液源；

所述棒状热电偶自所述腔体的外部贯穿所述腔体，并延伸至所述液源中，用于直接检测所述液源的温度。

2.根据权利要求1所述的气源，其特征在于，所述棒状热电偶自所述腔体的顶部垂直地延伸至所述液源中；

在所述棒状热电偶位于所述腔体中的部分设置有多个温度感应点，多个所述温度感应点沿垂直方向间隔设置，每个所述温度感应点用于检测所在深度的温度。

3.根据权利要求1或2所述的气源，其特征在于，所述棒状热电偶包括棒状主体，所述棒状主体自所述腔体的顶部垂直地延伸至所述液源中；并且，在所述棒状主体的上端设置有接头，用于与所述腔体密封连接。

4.根据权利要求1所述的气源，其特征在于，所述加热件包括加热棒，所述加热棒自所述腔体的顶部垂直地延伸至所述液源中。

5.根据权利要求4所述的气源，其特征在于，所述加热棒的下端与所述腔体的底部之间具有间距；所述间距的取值范围在4～5mm。

6.根据权利要求4所述的气源，其特征在于，所述加热棒为多个，且以所述腔体的竖直轴线为中心对称分布。

7.根据权利要求4所述的气源，其特征在于，在所述加热棒上设置有法兰，所述法兰设置在所述腔体的顶部，且所述法兰与所述腔体固定连接。

8.根据权利要求1所述的气源，其特征在于，所述气源还包括控制单元，所述控制单元用于接收来自所述棒状热电偶检测的所述液源的温度，并根据该温度控制所述加热件的加热功率。

9.根据权利要求4所述的气源，其特征在于，在所述腔体的外周壁上环绕设置有第一保温带，且在所述腔体的底部设置有第二保温带，所述第一保温带和所述第二保温带用于对所述腔体进行保温。

10.一种半导体加工设备，包括反应腔室和用于向所述反应腔室内输送工艺气体的气源，其特征在于，所述气源采用权利要求1-9任意一项所述的气源。