CN218666280U - 一种固体源内置的反应腔体装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型实施例公开了一种固体源内置的反应腔体装置，涉及原子层沉积技术领域，能够降低设备成本的同时，还避免反应物外泄。本实用新型包括：进气端密封法兰(1)，固体源加热装置(2)，反应腔体(3)，反应腔加热装置(4)，出气端密封法兰(5)，单向阀(8)，固体源瓶(9)，气动阀(10)。进气端密封法兰(1)和出气端密封法兰(5)，用来对反应腔体(3)进行密封，保证必要的真空度和避免反应物外泄；固体源加热装置(2)，用来对固体源瓶(9)进行加热，使其达到反应所需的饱和蒸汽压；反应腔加热装置(4)，用来对待沉积样品(7)进行加热，使其达到原子层沉积反应所需的温度；单向阀(8)、固体源瓶(9)、气动阀(10)，组成反应腔体内置式固体源装置结构。
Description
技术领域
本实用新型涉及基于原子层沉积技术领域，尤其涉及一种固体源内置的反应腔体装置。
背景技术
近年来，随着集成电路、半导体装备制造的快速发展，原子层沉积装备(ALD)引起了广泛的关注。在原子层沉积过程中，一个完整的反应被打断成两个半反应，只有当表面的活性位点被消耗殆尽后，第一个半反应才会停止，然后进行另一个半反应，由于这样的自限制化学反应，不仅所制造薄膜的厚度能被精确控制，在复杂形貌基底上的薄膜的均匀性也能很好地被保持，同时由于对过量的前驱体不敏感，所以具有很高的可重复性。因此，原子层沉积在集成电路、半导体和传感器等领域，具有重要的应用价值。气体、液体、固体均可作为原子层沉积的前驱体源，但是必须保证它们有足够的饱和蒸汽压，一般要求其在工作温度下的饱和蒸气压不小于0.1hPa，因此，对于固体源来说，必须对其加热，以达到工作需要的压强。传统的固体源，位于反应腔体的外部，在对固体源加热过程中，为避免其在管路和阀体中冷凝、堵塞，通常采用对源路整体加热的方案，这大大增加了设备成本，同时由于长时间的加热，源瓶、管路、阀体的接口处容易出现泄露，出现危险和污染环境。
因此，如何在能够保证甚至是降低设备成本的同时，还避免反应物外泄，成为了需要研究的问题。
实用新型内容
本实用新型的实施例提供一种固体源内置的反应腔体装置，能够降低设备成本的同时，还避免反应物外泄。
为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：
进气端密封法兰(1)，固体源加热装置(2)，反应腔体(3)，反应腔加热装置(4)，出气端密封法兰(5)，单向阀(8)，固体源瓶(9)，气动阀(10)。的进气端密封法兰(1)和出气端密封法兰(5)，用来对反应腔体(3)进行密封，保证必要的真空度和避免反应物外泄；的固体源加热装置(2)，用来对固体源瓶(9)进行加热，使其达到反应所需的饱和蒸汽压；反应腔加热装置(4)，用来对待沉积样品(7)进行加热，使其达到原子层沉积反应所需的温度；单向阀(8)、固体源瓶(9)、气动阀(10)，组成反应腔体内置式固体源装置结构。
在实际使用中，气动阀(10)用来控制固体源路Ⅰ的开启时长，单向阀(8)用来控制固体源瓶(9)的开启大小，通过调节氮气N2的压强大小，可以调节单向阀(8)的开启大小。
本实用新型实施例提供的固体源内置的反应腔体装置，可以将原子层沉积所需的固体源，内置于反应腔体内，大大缩短了固体源的输送管路，可以有效避免固体源输送过程中容易堵塞管路和阀体的缺陷；同时，固体源内置于反应腔体内，节省了固体源瓶、输送管路和阀的加热、保温装置，也降低了对管路和阀的耐高温要求，大大降低了设备成本；另外，由于固体源瓶在反应腔体内，可以有效避免固体源泄露到外部环境中，污染环境。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本实用新型实施例提供的固体源内置式反应腔体的结构示意图，其中包括：1.进气端密封法兰，2.固体源加热装置，3.反应腔体，4.反应腔加热装置，5.出气端密封法兰，6.真空泵，7.待沉积样品，8.单项阀，9.固体源瓶，10.气动阀。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。下文中将详细描述本实用新型的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本实用新型的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本实用新型实施例提供一种固体源内置的反应腔体装置，如图1所示，所述装置的组成部分包括：进气端密封法兰(1)、固体源加热装置(2)、反应腔体(3)、反应腔加热装置(4)、出气端密封法兰(5)、单向阀(8)、固体源瓶(9)和气动阀(10)；
反应腔体(3)的出气端和进气端，分别安装有出气端密封法兰(5)和进气端密封法兰(1)；进气端密封法兰(1)和出气端密封法兰(5)，用来对反应腔体(3)进行密封，保证必要的真空度和避免反应物外泄；
单项阀(8)、固体源瓶(9)和气动阀(10)组成内置式的固体源装置结构，所述固体源装置结构安装在反应腔体(3)中且安装位置接近所述进气端，其中，气动阀(10)安装于反应腔体(3)外，并通过输气管穿过进气端密封法兰(1)连接固体源瓶(9)，固体源瓶(9)的出气口上安装单向阀(8)；
在反应腔体(3)外安装有固体源加热装置(2)和反应腔加热装置(4)；
真空泵(6)通过输气管连接出气端密封法兰(5)，用于将反应腔体(3)内抽真空。
其中，反应腔体(3)同时穿过了固体源加热装置(2)和反应腔加热装置(4)以便于加热；固体源加热装置(2)的固定安装在接近所述固体源装置结构的位置。气动阀(10)用于控制固体源路的开启或关闭；气动阀(10)若采用定时阀，则用于控制固体源路的开启时长。单向阀(8)用于控制固体源瓶(9)的开启大小，通过调节氮气N2的压强大小，从而调节单向阀(8)的开启大小。
具体的，固体源(2)加热装置，用于对固体源瓶(9)进行加热，以便于固体源瓶(9)达到反应所需的饱和蒸汽压；反应腔加热装置(4)，用于对反应腔体(3)内放置的对待沉积样品(7)进行加热，使其达到原子层沉积反应所需的温度。
制造反应腔体(3)的材料，采用耐高温且耐腐蚀的材料，包括石英或不锈钢；制造单向阀(8)和固体源瓶(9)的材料，采用不锈钢等耐高温、耐腐蚀材料。
进气端密封法兰(1)和出气端密封法兰(5)，其结构不做具体要求，只要能满足反应腔体(3)的密封要求均可，优选地，进气端密封法兰(1)和出气端密封法兰(5)采用氟橡胶密封。
固体源加热装置(2)和反应腔加热装置(4)，其结构不做具体要求，只要能满足将反应腔体(3)和固体源瓶(9)，加热到所需温度即可，优选地，固体源加热装置(2)和反应腔加热装置(4)中安装有加热电阻丝。
本实施例中如图1所示的固体源内置的反应腔体装置的工作原理包括：将原子层沉积所需的固体源装入固体源瓶(9)，将待沉积样品(7)放入反应腔体(3)，固体源加热装置(2)对固体源瓶(9)进行加热，使其达到所需的饱和蒸汽压，反应腔加热装置(4)对待沉积样品(7)进行加热，使其达到反应所需的温度；根据工艺需要设置气动阀(10)的开启时长，根据工艺需要设置固体源路Ⅰ的氮气压强，根据工艺需要设置单向阀(8)工作压强下的开启大小；当气动阀(10)开启时，单向阀(8)在氮气压强作用下，按照设置大小开启，将固体源瓶(9)内的固体源，输送到反应腔体(3)内，参与原子层沉积反应；当气动阀(10)关闭时，单向阀(8)关闭，固体源输送结束；通过气动阀(10)的开启时长和单向阀(8)的开启大小，来控制固体源的输送量。
本实施例与现有外置式固体源输送结构相比，可以有效降低设备成本，同时避免反应物外泄，污染环境。其结构包括：进气端密封法兰，固体源加热装置，反应腔体，反应腔加热装置，出气端密封法兰，单向阀，固体源瓶，气动阀。其特征在于，单项阀、固体源瓶和气动阀，组成反应腔体内置式固体源装置结构，其中，气动阀用来控制固体源路的开启时长，单向阀用来控制固体源瓶的开启大小，通过调节氮气的压强大小，可以调节单向阀的开启大小，通过气动阀的开启时长和单向阀的开启大小，来控制固体源的输送量。
本实施例的装置结构简单易用，可以应用在集成电路、半导体装备制造等需要进行固体源的原子层沉积的应用场景中。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种固体源内置的反应腔体装置，其特征在于，所述装置的组成部分包括：进气端密封法兰(1)、固体源加热装置(2)、反应腔体(3)、反应腔加热装置(4)、出气端密封法兰(5)、单向阀(8)、固体源瓶(9)和气动阀(10)；
反应腔体(3)的出气端和进气端，分别安装有出气端密封法兰(5)和进气端密封法兰(1)；
单项阀(8)、固体源瓶(9)和气动阀(10)组成内置式的固体源装置结构，所述固体源装置结构安装在反应腔体(3)中且安装位置接近所述进气端，其中，气动阀(10)安装于反应腔体(3)外，并通过输气管穿过进气端密封法兰(1)连接固体源瓶(9)，固体源瓶(9)的出气口上安装单向阀(8)；
在反应腔体(3)外安装有固体源加热装置(2)和反应腔加热装置(4)；
真空泵(6)通过输气管连接出气端密封法兰(5)，用于将反应腔体(3)内抽真空；
制造反应腔体(3)的材料，采用耐高温且耐腐蚀的材料，包括石英或不锈钢；制造单向阀(8)和固体源瓶(9)的材料，采用不锈钢。
2.根据权利要求1所述的固体源内置的反应腔体装置，其特征在于，反应腔体(3)同时穿过了固体源加热装置(2)和反应腔加热装置(4)以便于加热；
固体源加热装置(2)的固定安装在接近所述固体源装置结构的位置。
3.根据权利要求1所述的固体源内置的反应腔体装置，其特征在于，气动阀(10)用于控制固体源路的开启或关闭；
其中，气动阀(10)若采用定时阀，则用于控制固体源路的开启时长。
4.根据权利要求1所述的固体源内置的反应腔体装置，其特征在于，单向阀(8)用于控制固体源瓶(9)的开启大小，其中，通过调节氮气N2的压强大小，从而调节单向阀(8)的开启大小。
5.根据权利要求1或2所述的固体源内置的反应腔体装置，其特征在于，固体源(2)加热装置，用于对固体源瓶(9)进行加热；
反应腔加热装置(4)，用于对反应腔体(3)内放置的对待沉积样品(7)进行加热。
6.根据权利要求1-4中任意一项所述的固体源内置的反应腔体装置，其特征在于，进气端密封法兰(1)和出气端密封法兰(5)采用氟橡胶密封。
7.根据权利要求1-4中任意一项所述的固体源内置的反应腔体装置，其特征在于，固体源加热装置(2)和反应腔加热装置(4)中安装有加热电阻丝。
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Assignee: Nanjing Zhishang Xinding Kede Technology Group Co.,Ltd. Assignor: NANJING INSTITUTE OF TECHNOLOGY Contract record no.: X2024980002733 Denomination of utility model: A solid source built-in reaction chamber device Granted publication date: 20230321 License type: Common License Record date: 20240312 |
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Assignee: NANJING QIANWEI INTELLIGENT TECHNOLOGY CO.,LTD. Assignor: NANJING INSTITUTE OF TECHNOLOGY Contract record no.: X2024980003131 Denomination of utility model: A solid source built-in reaction chamber device Granted publication date: 20230321 License type: Common License Record date: 20240322 |
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