CN217399042U - 一种隔离导向环及衬底处理设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及隔离导向环，所述隔离导向环包括：环体，所述环体包括：位于所述环体纵向的第一端，以及与所述第一端位置相对的第二端；所述第一端包括弯曲变形释放端，所述弯曲变形释放端为分布在所述第一端周向上的多个切口，用于上顶的水平方向的防接触破裂保护。本实用新型还涉及一种应用该隔离导向环的衬底处理设备。本实用新型可在高温状态下实现真空密封及上顶对中的效果，在安装及工艺处理过程中完全隔绝石英上顶与金属的直接接触，解决石英上顶存在碎裂风险的技术问题。

Description

一种隔离导向环及衬底处理设备

技术领域

本实用新型涉及半导体外延工艺领域，具体涉及一种隔离导向环及具有该隔离导向环的衬底处理设备。

背景技术

在半导体外延工艺中，需要使用一种衬底处理设备，或称半导体工艺设备，用于放置待外延处理的半导体衬底，该半导体工艺设备包括一个金属腔体、一个石英上顶和一个用于压紧该石英上顶的金属法兰。其中，处理步骤中的高温工艺，经常利用外部红外光源发出的红外线，透过半导体工艺设备的石英上顶，对放置在金属腔体内的衬底进行辐射加热，以将衬底的温度快速升高至工艺温度。在加热衬底时，半导体工艺设备的各组成部件的温度也会大幅升高，而该工艺要求半导体工艺设备为一个密闭的真空环境，所以主要涉及以下技术难题：1、该结构需实现常温及高温状态下各不同材质部件间的真空密封连接；2、上顶的材质为易碎的石英，而腔体和法兰的材质为金属，如二者直接接触组装，因应力作用极易导致石英破碎而失去真空密封环境，故该结构要避免二者之间直接接触；3、高温下上顶会与O型密封圈之间产生位置滑移，导致上顶中心与腔体中心不对中，而产生工艺处理误差。

现有技术中解决上述问题多采用如下方式：在上顶外圆周与腔体之间设置多个O型密封圈，同时在上顶外圆周与法兰之间也设置多个O型密封圈，这样可以较好的实现高温状态下的真空密封和上顶对中，但是仍存在以下缺点：

1、安装过程中存在石英上顶碎裂风险。由于上顶是石英材质，在安装时，上顶的侧壁会接触到金属的法兰或腔体，造成碰撞从而损伤石英上顶；

2、正常工艺处理过程中仍不能完全避免上顶与金属法兰或腔体之间的接触机率。现有技术在工艺处理时，由于热处理产生的热膨胀使石英上顶可能会因为侧面受力不均匀造成石英上顶与金属法兰或金属腔体接触的机会，而这样的接触容易致使石英受力碎裂，导致工艺失败，增加生产成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种隔离导向环及具有该隔离导向环的衬底处理设备，在保证实现高温状态下衬底处理设备的真空密封及石英上顶对中功能基础上，完全隔绝石英与金属的直接接触，解决石英上顶存在碎裂风险的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种隔离导向环，其用于衬底处理设备，所述衬底处理设备包括：法兰、上顶和腔体，所述腔体用于放置待处理的所述衬底，所述上顶设置于所述腔体上方，所述法兰用于将所述上顶固定在所述腔体上，所述隔离导向环包括：

环体，所述环体围绕所述上顶的侧壁设置，用于所述上顶的水平方向的防接触破裂保护；

所述环体包括：

位于所述环体纵向的第一端，以及与所述第一端位置相对的第二端；

所述第一端包括弯曲变形释放端，所述弯曲变形释放端为分布在所述第一端周向上的多个切口。

进一步，所述环体还包括：可开合的环体接口，用于避免所述环体因高温而形变或断裂。

进一步，所述切口从第一端向第二端延伸并延伸至环体内部一定长度。

进一步，所述第二端包括导向端，所述导向端用于所述上顶安装时的导向，所述导向端的壁厚由环体内部向第二端方向均匀变薄，在所述隔离导向环的环体内壁形成一个导向斜面。

进一步，所述导向斜面与纵向的垂线形成的导向角为0°至30°。

进一步，所述隔离导向环为两个相同的第一隔离导向环和第二隔离导向环，其中，所述第一隔离导向环安装于所述法兰的内壁与所述上顶的侧壁之间，所述法兰内壁设置有配套的第一安装端面，安装后的所述第一隔离导向环的导向端方向垂直向下；所述第二隔离导向环安装于所述腔体的内壁与所述上顶的侧壁之间，所述腔体内壁的设置有配套的第二安装端面，安装后的所述第二隔离导向环的导向端方向垂直向上。

进一步，所述隔离导向环采用非金属材质。

进一步，所述隔离导向环材质为特氟龙、聚氨酯或者聚乙烯。

进一步，所述隔离导向环还包固定装置，所述固定装置为耐高温黏胶，所述耐高温黏胶设置在所述隔离导向环内环面或外环面。

进一步，本实用新型还公开了一种衬底处理设备，所述衬底处理设备包括：

法兰、上顶、腔体和如上述的隔离导向环；

所述腔体用于放置待处理的所述衬底；

所述上顶设置于所述腔体上方；

所述法兰用于将所述上顶固定在所述腔体上；

所述隔离导向环围绕所述上顶的侧壁设置，用于所述上顶的水平方向的防接触破裂保护。

进一步，所述衬底处理设备还包括：高压氮气对中系统，所述高压氮气对中系统包括：

进气口，为固定于所述法兰外部的内部中空的管道，一端连接氮气气源，另一端连通所述法兰内壁，用于传输氮气至所述法兰内壁；

对中气体腔室，为围绕所述上顶侧壁的气密密闭空间，仅与所述进气口连通，用于容纳氮气。

进一步，所述对中气体腔室还包括一个环形的通气槽，所述通气槽设置在所述对中气体腔室的内壁上，具体为内凹设置在组成所述对中气体腔室内壁的所述法兰内壁的部分，所述通气槽与所述隔离导向环的弯曲变形释放端的切口连通。

进一步，所述衬底处理设备还包括水冷降温系统，其包括：

进水管，为固定于所述法兰外部的内部中空的管道，一端连接冷却水水源，另一端连通所述法兰内部，用于将冷却水水源与所述法兰内部连通；

出水管，为固定于所述法兰外部的内部中空的管道，一端连通所述法兰内部，另一端连接冷却水排出机构，用于将热交换后的冷却水与冷却水排出机构连通；

冷却水道，为管道状空腔，设置在所述法兰内部，两端分别与进水管和出水管连通，用于使冷却水与所述法兰进行热交换。

上述的隔离导向环，用于实现所述衬底处理设备的真空密封及所述上顶的防接触破裂保护。

综上所述，与现有技术相比，本实用新型提供的一种隔离导向环及具有该隔离导向环的衬底处理设备，具有如下有益效果：

1、采用隔离导向环可以在石英上顶的整个圆周方向上进行整体保护，解决了安装时石英上顶易与金属法兰或金属腔体侧壁发生碰撞而碎裂的技术问题，降低了安装风险，操作更加简单便利，节省了工时；

2、采用隔离导向环解决了石英上顶侧面承受压力不均匀的问题，降低了正常工艺处理时的碎裂风险，提高了工艺成功率，节约了生产成本；

3、采用在隔离导向环的一面设置黏胶粘贴的技术手段，增加了隔离导向环与外延工艺设备本体的结合力，大大降低了因高温环境导致隔离导向环脱落的风险，提高了可靠性。

附图说明

图1为本实用新型的衬底处理设备剖面图；

图2为本实用新型的法兰结构示意图；

图3为本实用新型的隔离导向环结构示意图；

图4为本实用新型的隔离导向环安装截面示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型提出的一种隔离导向环及具有该隔离导向环的衬底处理设备作进一步详细说明。根据下面说明，本实用新型的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施方式的目的，并非用以限定本实用新型实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

需要说明的是，在本实用新型中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括明确列出的要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

结合附图1～4所示，本实施例提供一种密封结构，主要应用于一种半导体外延工艺设备。如附图1、2所示，本实施例的半导体外延工艺设备主要包括法兰3、上顶1和腔体2，其中，所述腔体2上部开口、内部中空，用于容纳待处理的半导体衬底；所述上顶1为透明石英材质的类圆柱体，放置于所述腔体2上端，安装后的所述上顶1的垂直投影面为圆形，围绕圆心的中间部分厚度较薄，用于使工艺处理需要的红外线穿透照射，投影圆的外圆周一圈为厚度较厚的上顶外缘11；所述法兰3为内部中空的类正方体金属组件，内部中空部分投影面呈圆形，内部中空部分用于使上顶中心无遮挡，所述法兰3与所述腔体2上下扣合夹紧上顶外缘11从而固定所述上顶1，安装后在所述上顶1、腔体2与法兰3之间形成的工艺腔室21用于半导体外延工艺处理。

所述密封结构用于所述工艺腔室21的密封，包括：

法兰-上顶密封隔离组件，设置于所述法兰3与所述上顶1之间，用于所述法兰3与所述上顶1之间的密封，以及所述上顶1的垂直方向的防接触破裂保护；

上顶-腔体密封隔离组件，设置于所述上顶1与所述腔体2之间，用于所述上顶1与所述腔体2之间的密封，以及所述上顶1的垂直方向的防接触破裂保护；

法兰-腔体密封组件，设置于所述法兰3与所述腔体2之间，用于所述法兰3与所述腔体2之间的密封；

上顶水平方向隔离组件，设置于所述上顶1侧壁一周，用于所述上顶1 的水平方向的防接触破裂保护；

优选地，高压氮气对中系统，设置于所述上顶1侧壁外围，用于保持高温工艺过程中所述上顶1与所述工艺腔室21对中；

优选地，水冷降温系统，设置于所述法兰3内部，用于降低工艺处理时所述密封结构的温度。

其中，所述法兰-上顶密封隔离组件包括：

法兰-上顶密封圈，为闭合的环体，采用弹性材料，环形设置于所述法兰 3底面与所述上顶外缘11顶面之间，所述法兰-上顶密封圈的上表面抵接所述法兰3的底面，所述法兰-上顶密封圈的下表面抵接所述上顶外缘11顶面，使所述法兰3与所述上顶1在垂直方向上不直接接触，并通过所述法兰3与所述上顶1挤压法兰-上顶密封圈实现气密密封，用于所述法兰3与所述上顶 1之间垂直方向的密封，并避免所述上顶1与所述法兰3垂直方向上直接接触而破裂；

法兰-上顶密封圈槽，呈与所述法兰-上顶密封圈适配的环状槽体，内凹设置于所述法兰3的底面，并部分收容所述法兰-上顶密封圈于槽内，用于固定所述法兰-上顶密封圈；

优选地，所述法兰-上顶密封隔离组件为多对内径不同的间隔设置的法兰 -上顶密封圈和法兰-上顶密封圈槽。

本实施例中，所述法兰-上顶密封隔离组件为第一法兰-上顶密封圈411 和适配的第一法兰-上顶密封圈槽412，以及内径略大的第二法兰-上顶密封圈 421和适配的第二法兰-上顶密封圈槽422；其中，第一法兰-上顶密封圈411 和第二法兰-上顶密封圈421采用氟橡胶材质的O型密封圈；第一法兰-上顶密封圈槽412和第二法兰-上顶密封圈槽422以同心圆方式设置在所述法兰3 下表面；安装后，所述上顶1顶面不与所述法兰3接触，仅与所述第一法兰- 上顶密封圈411和第二法兰-上顶密封圈421抵接，从而避免所述上顶1直接接触所述法兰3而碎裂，且所述上顶1与所述法兰3之间通过压紧的所述第一法兰-上顶密封圈411和第二法兰-上顶密封圈412实现气密密封。

所述上顶-腔体密封隔离组件包括：

上顶-腔体密封圈，为闭合的环体，采用弹性材料，环形设置于所述上顶外缘11底面与所述腔体2腔口顶面之间，所述上顶-腔体密封圈的上表面抵接所述上顶外缘11底面，所述上顶-腔体密封圈的下表面抵接所述腔体2的腔口顶面，使所述上顶1与所述腔体2在垂直方向上不直接接触，并通过所述上顶1与所述腔体2挤压上顶-腔体密封圈实现气密密封，用于所述上顶1 与所述腔体2之间垂直方向的密封，并避免所述上顶1与所述腔体2垂直方向上直接接触而破裂；

上顶-腔体密封圈槽，呈与所述上顶-腔体密封圈适配的环状槽体，内凹设置于所述腔体2的腔口顶面，并部分收容所述上顶-腔体密封圈于槽内，用于固定所述上顶-腔体密封圈；

优选地，所述上顶-腔体密封隔离组件为多对内径不同的间隔设置的上顶 -腔体密封圈和上顶-腔体密封圈槽。

本实施例中，所述上顶-腔体密封隔离组件为第一上顶-腔体密封圈431 和适配的第一上顶-腔体密封圈槽432，以及内径略大的第二上顶-腔体密封圈 441和适配的第二上顶-腔体密封圈槽442；其中，第一上顶-腔体密封圈431 和第二上顶-腔体密封圈441采用氟橡胶材质的O型密封圈；第一上顶-腔体密封圈槽432和第二上顶-腔体密封圈槽442同圆心设置在所述腔体2的腔口顶面；安装后，所述上顶1底面不与所述腔体2接触，仅与所述第一上顶- 腔体密封圈431和第二上顶-腔体密封圈441抵接，从而避免所述上顶1直接接触所述腔体2而碎裂，且所述上顶1与所述腔体2之间通过压紧的所述第一上顶-腔体密封圈431和第二上顶-腔体密封圈441实现气密密封。

所述法兰-腔体密封组件包括：

法兰-腔体密封圈，为闭合的环体，采用弹性材料，环形设置于所述法兰 3底面与所述腔体2腔口顶面之间，所述法兰-腔体密封圈的上表面抵接所述法兰3底面，所述法兰-腔体密封圈的下表面抵接所述腔体2的腔口顶面，通过所述法兰3与所述腔体2挤压法兰-腔体密封圈实现气密密封，用于所述法兰3与所述腔体2之间的密封；

法兰-腔体密封圈槽组，为上下对称的并与所述法兰-腔体密封圈适配的两个环状槽体，包括一个法兰密封圈槽和一个腔体密封圈槽，所述法兰密封圈槽内凹设置于所述法兰3底面，所述腔体密封圈槽内凹设置于所述腔体2 的腔口顶面；安装后，所述法兰密封圈槽和所述腔体密封圈槽垂直投影完全重合，且部分收容所述法兰-腔体密封圈于槽组内，用于固定所述法兰-腔体密封圈；

定位锁紧机构，用于将所述腔体2和所述法兰3组合和锁紧。

优选地，所述法兰-腔体密封组件为多套内径不同的间隔设置的法兰-腔体密封圈和法兰-腔体密封圈槽组。

优选地，所述定位锁紧机构为至少一对设置在所述法兰上的定位孔及设置在所述腔体上的适配的定位销，以及至少一对设置在所述法兰上的固定孔及适配的固定螺栓。

本实施例中，所述法兰-腔体密封组件为一个第一法兰-腔体密封圈451 和一套适配的第一法兰-腔体密封圈槽组(由一个第一法兰-腔体密封圈槽组- 法兰槽4521和一个第一法兰-腔体密封圈槽组-腔体槽4522组成)，所述第一法兰-腔体密封圈451为氟橡胶材质的O型密封圈；所述定位锁紧机构为设置在所述法兰3上的8个定位孔453及设置在所述腔体2上的8个适配的定位销，以及设置在所述法兰3上的4个固定孔454及适配的4个固定螺栓。安装时，所述法兰3和所述腔体2的第一法兰-腔体密封圈槽组相对接合，并且槽组内部夹合容纳第一法兰-腔体密封圈451，设置在所述腔体2上的8个定位销穿过设置在所述法兰3上的8个定位孔453，再将4个固定螺栓穿过设置在所述法兰3上的4个固定孔454后锁紧固定，通过压紧所述第一法兰- 腔体密封圈451实现所述法兰3与腔体2之间的气密密封。

如附图3、4所示，所述上顶水平方向隔离组件包括：

隔离导向环，采用非金属材质，所述隔离导向环包括：环体，所述环体围绕所述上顶的侧壁设置，所述环体包括：位于所述环体纵向的第一端，以及与所述第一端位置相对的第二端；所述弯曲变形释放端为分布在所述第一端周向上的多个切口。

所述隔离导向环为内部中空的环状体且中空部分可容纳所述上顶外缘 11，所述隔离导向环设置于所述上顶1侧壁外围一周，且所述隔离导向环内壁与所述上顶1侧壁抵接或留有0至5mm的微小间隙，使所述上顶1与所述法兰3、所述腔体2在水平方向上不直接接触，用于避免所述上顶1与所述法兰3、所述腔体2在水平方向上直接接触而破裂；

优选地，所述隔离导向环设置有耐高温黏胶513，其耐温上限120℃以上，设置在所述隔离导向环抵接所述上顶1的一面或背离所述上顶1的一面，部分或全部覆盖，用于将所述隔离导向环固定。

其中，优选地，所述隔离导向环采用特氟龙、聚氨酯或者聚乙烯材质，厚度3mm至8mm。

优选地，所述隔离导向环的环体上设有可开合的环体接口514，避免环体因高温而形变或断裂。

优选地，所述隔离导向环沿轴向的一端(即第一端)为弯曲变形释放端 511，在所述弯曲变形释放端511的端口有弯曲变形释放槽5111，所述弯曲变形释放槽5111为均匀分布的多个端口至环体内部一定长度的微小切口，用于释放所述隔离导向环的弯曲褶皱，使其不产生形变。

优选地，所述隔离导向环沿轴向的另一端(即第二端)为导向端512，所述导向端512的壁厚由环体内部向端口方向均匀变薄，从而在内壁形成一个导向斜面，所述导向斜面与垂线形成的导向角a为0°至30°，用于所述上顶1安装时的导向，使所述上顶1容易安装。

优选地，所述隔离导向环为两个完全相同的第一隔离导向环51和第二隔离导向环52：

其中，所述第一隔离导向环51放置于所述法兰3侧，安装于所述法兰3 内壁与所述上顶1侧壁之间，用于在水平方向上隔离所述法兰3与所述上顶 1，所述法兰3内壁设置有与第一隔离导向环51配套的第一安装端面53，安装后的所述第一隔离导向环51的导向端512方向向下，且所述第一隔离导向环51低于所述法兰3的底面，高度差b为0mm至5mm，使所述上顶1容易安装；

所述第二隔离导向环52放置于所述腔体2侧，安装于所述腔体2内壁与所述上顶外缘11侧壁之间，用于在水平方向上隔离所述腔体2与所述上顶1，所述腔体2内壁设置有与第二隔离导向环52配套的第二安装端面，安装后的所述第二隔离导向环52的导向端512方向向上，且所述第二隔离导向环52 的导向端512低于所述腔体2的腔口面，高度差为0mm至5mm，使所述上顶1容易安装。

本实施例中，采用两个完全相同的第一隔离导向环51和第二隔离导向环 52分别放置于所述法兰3侧和所述腔体2侧；所述第一隔离导向环51和第二隔离导向环52均采用特氟龙材质，所述环体壁横向的厚度为5mm；所述第一隔离导向环51和第二隔离导向环52均为有接口环，环体接口514可开合，且环体接口514平滑无凸起；所述第一隔离导向环51和第二隔离导向环 52均在背离上顶1的一面全部覆盖耐高温黏胶513。

所述高压氮气对中系统包括：

进气口71，为固定在法兰3外部的内部中空的管道，一端连接氮气气源，另一端连通所述法兰3内壁，用于传输氮气至所述法兰3内壁；

对中气体腔室72，为围绕所述上顶1侧壁的气密密闭空间，仅与所述进气口71连通，用于容纳氮气，通过将该对中气体腔室72充满高压氮气对所述上顶1施加向内的压力，从而保持上顶1对中；所述对中气体腔室72由所述法兰3内壁、所述法兰-腔体密封组件、所述腔体2内壁、所述上顶-腔体密封隔离组件、所述上顶1侧壁和所述法兰-上顶密封隔离组件围合组成，并且在组成对中气体腔室72的所述法兰3内壁的部分，设置一个环形的内凹的通气槽721，所述通气槽721与第一隔离导向环51的弯曲变形释放槽5111 连通。

工艺处理时，将高压氮气气源连接所述进气口71向内充气，氮气经所述通气槽721、所述弯曲变形释放槽5111快速、均匀地分布在所述对中气体腔室72，从各方向对所述上顶1施加均匀的向内压力，从而固定所述上顶1的位置不发生位移，保持高温工艺过程中所述上顶1与所述工艺腔室21对中。

所述水冷降温系统包括：

进水管61，为内部中空的管道，一端固定于所述法兰3外表面，另一端连接冷却水水源，用于将冷却水水源与所述法兰3内部连通；

出水管63，为内部中空的管道，一端固定于所述法兰3外表面，另一端连接冷却水排出机构，用于将热交换后的冷却水与冷却水排出机构连通；

冷却水道62，为管状空腔，设置在所述法兰3内部，两端分别与进水管 61和出水管63连通。

工艺处理时，冷却水由进水管61持续注入，流经冷却水道62后，自出水管63排出，冷却水流动过程中与所述法兰3进行热交换，降低所述法兰3 和密封结构的温度，使各密封圈处于正常工作温度，从而保持所述半导体外延工艺设备的真空密封。

另外，本实施例还提供一种半导体外延工艺设备，包括：

腔体2，金属材质，为内部中空、一面开口的腔室，腔口向上，用于容纳待处理的半导体衬底；本实施例采用内部中空部分为圆形的腔体2；

上顶1，透明石英材质，为中间略薄向上微凸、外缘略厚的类圆柱体，放置于所述腔体2上端，用于使工艺处理需要的红外线穿透，对衬底进行辐射加热；本实施例上顶1中间部分为圆形；

法兰3，金属材质，内部中空且中空部分与所述上顶1的中间凸起部分垂直投影面形状相匹配，所述法兰3外围部分可以完全覆盖所述上顶1的水平外缘部分，用于配合腔体2固定所述上顶1；本实施例采用中空部分为圆形，外缘呈大致正方形的法兰；

上述实施例所提供的密封结构，用于实现所述半导体外延工艺设备的真空密封，并避免所述上顶1在安装与使用过程中与所述法兰3、所述腔体2 直接接触而碎裂。

所述半导体外延工艺设备的具体安装操作步骤为：

1、安装所述第一隔离导向环51。将所述第一隔离导向环51的环外侧对准所述法兰3的第一安装端面53，使用耐高温黏胶513粘牢；

2、安装所述第二隔离导向环52。将所述第二隔离导向环52的环外侧对准所述腔体2的第二安装端面，使用耐高温黏胶513粘牢；

3、安装所述上顶1于所述法兰3。将所述法兰3翻转为底面向上，再将所述上顶1倾斜一定角度，利用所述法兰3与所述第一隔离导向环51顶面的高度差b，以及第一隔离导向环51的导向角a，将所述上顶1的一侧侧壁向所述第一隔离导向环51的一侧侧壁靠近并轻轻抵接，随后将所述上顶1另一侧轻轻放下，使所述上顶1的侧壁的上半部分完全被所述第一隔离导向环51 环绕；

4、安装所述腔体2。将待工艺处理的衬底放入所述腔体2，移动安装好所述上顶1的所述法兰3，使所述法兰3的定位孔453对准所述腔体2上的定位销，垂直落下所述法兰3与所述腔体2进行组合，使得所述上顶1的侧壁的下半部分完全被所述第二隔离导向环52环绕；

5、锁紧所述半导体外延工艺设备。通过所述固定孔454和固定螺栓锁紧所述法兰3与所述腔体2，通过压紧所述密封结构的各密封圈实现气密密封；

6、启动所述水冷降温系统。将进水管61连接冷却水水源，出水管63 连接冷却水排出机构，开启冷却水水源使冷却水持续流动；

7、启动所述高压氮气对中系统。将所述进气口71连接高压氮气气源，开启高压氮气气源向内充气至设定压力后，关闭高压氮气气源停止充气；

8、开始工艺处理。

综上所述，本实用新型提供的一种密封结构及具有该密封结构的半导体外延工艺设备，通过隔离导向环在石英上顶的整个圆周方向上进行整体保护，避免了安装时石英上顶与金属法兰或金属腔体侧壁发生碰撞而碎裂，降低了安装风险，操作更加简单便利，节省了工时；通过采用隔离导向环还降低了石英上顶由于侧面承受压力不均匀而与金属零件接触碎裂的问题，提高了工艺成功率，节约了生产成本；通过在隔离导向环的一面设置黏胶粘贴，大大降低了隔离导向环脱落的风险，提高了可靠性；通过采用有接口的隔离导向环，解决了环体可能因高温形变而断裂的问题；通过设置隔离导向环的弯曲变形释放槽5111，消除了隔离导向环的弯曲褶皱，使其更好的贴合在工艺设备内，受力均匀，不易脱落；通过在法兰内壁设置环形的通气槽，以及设置隔离导向环的弯曲变形释放槽5111，使得充入的高压氮气通过通气槽和弯曲变形释放槽5111可以均匀的分布在对中气体腔室72，对所述上顶施加均匀的向内压力，更好的保持高温状态下石英上顶的对中。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (13)

1.一种隔离导向环，其用于衬底处理设备，所述衬底处理设备包括：法兰、上顶和腔体，所述腔体用于放置待处理的所述衬底，所述上顶设置于所述腔体上方，所述法兰用于将所述上顶固定在所述腔体上，其特征在于，所述隔离导向环包括：

环体，所述环体围绕所述上顶的侧壁设置，用于所述上顶的水平方向的防接触破裂保护；

所述环体包括：

位于所述环体纵向的第一端，以及与所述第一端位置相对的第二端；

所述第一端包括弯曲变形释放端，所述弯曲变形释放端为分布在所述第一端周向上的多个切口。

2.如权利要求1所述的隔离导向环，其特征在于，所述环体还包括：可开合的环体接口，用于避免所述环体因高温而形变或断裂。

3.如权利要求1所述的隔离导向环，其特征在于，所述切口从第一端向第二端延伸并延伸至环体内部一定长度。

4.如权利要求3所述的隔离导向环，其特征在于，所述第二端包括导向端，所述导向端用于所述上顶安装时的导向，所述导向端的壁厚由环体内部向第二端方向均匀变薄，在所述隔离导向环的环体内壁形成一个导向斜面。

5.如权利要求4所述的隔离导向环，其特征在于，所述导向斜面与纵向的垂线形成的导向角为0°至30°。

6.如权利要求4所述的隔离导向环，其特征在于，所述隔离导向环为两个相同的第一隔离导向环和第二隔离导向环，其中，

所述第一隔离导向环安装于所述法兰的内壁与所述上顶的侧壁之间，所述法兰内壁设置有配套的第一安装端面，安装后的所述第一隔离导向环的导向端方向垂直向下；

所述第二隔离导向环安装于所述腔体的内壁与所述上顶的侧壁之间，所述腔体内壁的设置有配套的第二安装端面，安装后的所述第二隔离导向环的导向端方向垂直向上。

7.如权利要求1所述的隔离导向环，其特征在于，所述隔离导向环采用非金属材质。

8.如权利要求7所述的隔离导向环，其特征在于，所述隔离导向环材质为特氟龙、聚氨酯或者聚乙烯。

9.如权利要求1所述的隔离导向环，其特征在于，所述隔离导向环还包固定装置，所述固定装置为耐高温黏胶，所述耐高温黏胶设置在所述隔离导向环内环面或外环面。

10.一种衬底处理设备，其特征在于，所述衬底处理设备包括：

法兰、上顶、腔体和如权利要求1-9任一项所述的隔离导向环；

所述腔体用于放置待处理的所述衬底；

所述上顶设置于所述腔体上方；

所述法兰用于将所述上顶固定在所述腔体上；

所述隔离导向环围绕所述上顶的侧壁设置，用于所述上顶的水平方向的防接触破裂保护。

11.如权利要求10所述的衬底处理设备，其特征在于，所述衬底处理设备还包括：高压氮气对中系统，所述高压氮气对中系统包括：

进气口，为固定于所述法兰外部的内部中空的管道，一端连接氮气气源，另一端连通所述法兰内壁，用于传输氮气至所述法兰内壁；

对中气体腔室，为围绕所述上顶侧壁的气密密闭空间，仅与所述进气口连通，用于容纳氮气。

12.如权利要求11所述的衬底处理设备，其特征在于，所述对中气体腔室还包括一个环形的通气槽，所述通气槽设置在所述对中气体腔室的内壁上，具体为内凹设置在组成所述对中气体腔室内壁的所述法兰内壁的部分，所述通气槽与所述隔离导向环的弯曲变形释放端的切口连通。

13.如权利要求10所述的衬底处理设备，其特征在于，所述衬底处理设备还包括水冷降温系统，其包括：

进水管，为固定于所述法兰外部的内部中空的管道，一端连接冷却水水源，另一端连通所述法兰内部，用于将冷却水水源与所述法兰内部连通；

出水管，为固定于所述法兰外部的内部中空的管道，一端连通所述法兰内部，另一端连接冷却水排出机构，用于将热交换后的冷却水与冷却水排出机构连通；

冷却水道，为管道状空腔，设置在所述法兰内部，两端分别与进水管和出水管连通，用于使冷却水与所述法兰进行热交换。

Images