CN220468139U - 一种原子层沉积设备真空腔 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种原子层沉积设备真空腔，包括上筒体、下筒体以及冷却管路；上筒体设置在下筒体上，上筒体与下筒体形成真空腔室；真空腔室内设置有反应腔室，反应腔室的外壁上设置有加热装置，加热装置用以对反应腔室加热；冷却管路中设置有流动的冷却液，且冷却管路绕设于下筒体的外壁上，以对下筒体进行冷却。由于冷却液具有更大的比热容，相比于风冷装置和自然冷却具有更好的冷却效果，能够对较高温度下的下筒体进行有效降温，不仅提高了下筒体的冷却效率，延长了下筒体的使用寿命，而且有效避免了操作人员出现烫伤的情况，同时，绕设于下筒体外壁上的冷却管路能够使下筒体下降的温度较为均衡，进一步延长了下筒体的使用寿命。

Description

一种原子层沉积设备真空腔

技术领域

本申请涉及半导体设备技术领域，尤其涉及一种原子层沉积设备真空腔。

背景技术

ALD设备指的是原子层沉积(Atomic Layer Deposition,ALD)设备，是一种用于制备薄膜材料的高级化学气相沉积技术装置。ALD设备可用于生产半导体芯片、薄膜电池、微电子设备以及光电子器件等，广泛应用于先进的电子、光电子和纳米技术领域。

在晶圆的气相沉积过程中，ALD设备可以在晶圆表面制备出均匀厚度的薄膜。该ALD设备包括由上筒体和下筒体形成的真空腔室以及反应腔室，其中，反应腔室设置于真空腔室内，反应腔室的外壁设置有用于对反应腔室加热的加热装置，所述真空腔室用于确保反应腔室的真空环境。当加热装置加热时，下筒体同样会被加热至较高温度，不仅极大降低了下筒体的使用寿命，而且增加了操作人员被烫伤的风险。在相关技术中，主要依靠自然冷却或者使用风冷设备对下筒体进行降温。

然而，无论是下筒体自然冷却还是利用风冷装置对下筒体进行冷却，降温效率均很低，无法满足降温需求。

实用新型内容

本申请实施例提供了一种原子层沉积设备真空腔，解决了现有技术中加热装置加热时，下筒体温度较高的技术问题。

本申请实施例提供了一种原子层沉积设备真空腔，包括：上筒体、下筒体以及冷却管路；

上筒体设置在下筒体上，上筒体与下筒体形成真空腔室；

真空腔室内设置有反应腔室，反应腔室的外壁上设置有加热装置，加热装置用以对反应腔室加热；

冷却管路中设置有流动的冷却液，且冷却管路绕设于下筒体的外壁上，以对下筒体进行冷却。

在一种可行的实现方式中，冷却管路包括第一冷却管，第一冷却管沿下筒体外壁的圆周方向敷设于下筒体的外壁上；

第一冷却管包括第一进液口和第一出液口，第一进液口和第一出液口分别位于第一冷却管的两端；

冷却液经第一进液口进入第一冷却管，并经第一出液口离开第一冷却管，以对下筒体进行冷却。

在一种可行的实现方式中，第一冷却管曲折的敷设在下筒体的外壁上。

在一种可行的实现方式中，冷却管路还包括第二冷却管，第二冷却管沿下筒体外壁的圆周方向敷设于下筒体的外壁上；

第二冷却管包括第二进液口和第二出液口，第二进液口和第二出液口分别位于第二冷却管的两端；

冷却液经第二进液口进入第二冷却管，冷却液经第二出液口排出第二冷却管。在一种可行的实现方式中，第二冷却管沿第一冷却管的延伸方向与第一冷却管一同敷设于下筒体的外壁上。

在一种可行的实现方式中，冷却液在第二冷却管中的流向与冷却液在第一冷却管中的流向相同或相反。

在一种可行的实现方式中，冷却管路包括多个冷却段，多个冷却段沿下筒体的外壁周向均布，且每个冷却段内均设有流动的冷却液，以对下筒体进行冷却降温。

在一种可行的实现方式中，冷却段包括第三冷却管、第三进液口和第三出液口；

第三冷却管曲折的敷设在下筒体的外壁上，第三进液口和第三出液口分别位于第三冷却管的两端；

冷却液经第三进液口进入第三冷却管，冷却液经第三出液口排出第三冷却管。在一种可行的实现方式中，冷却管路包括至少一个平面，至少一个平面与下筒体外壁的表面接触。

在一种可行的实现方式中，冷却液为低温冷却水。

本申请实施例提供了一种原子层沉积设备真空腔，包括上筒体、下筒体以及冷却管路，其中，上筒体设置在下筒体上，上筒体与下筒体形成真空腔室，真空腔室内设置有反应腔室，反应腔室的外壁上设置有加热装置，加热装置用以对反应腔室加热；冷却管路中设置有冷却液，且冷却管路绕设在下筒体的外壁上，用以对下筒体进行冷却。由于冷却液具有更大的比热容，相比于风冷装置和自然冷却具有更好的冷却效果，能够对较高温度下的下筒体进行有效降温，不仅有效提高了下筒体的冷却效率，延长了下筒体的使用寿命，而且有效避免了操作人员出现烫伤的情况，同时，绕设于下筒体外壁上的冷却管路能够使下筒体下降的温度较为均衡，进一步延长了下筒体的使用寿命。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本发明的不当限定。

在附图中：

图1是本申请实施例提供的原子层沉积设备真空腔的一种部分结构示意图；

图2是图1中原子层沉积设备真空腔的部分剖视图；

图3是本申请实施例提供的原子层沉积设备真空腔的另一种部分结构示意图；

图4是本申请实施例提供的原子层沉积设备真空腔的再一种部分结构示意图；附图标记说明：

100-下筒体；200-冷却管路；

210-第一冷却管；220-第二冷却管；230-第三冷却管；

211-第一进液口；212-第一出液口；221-第二进液口；222-第二出液口；231-第三进液口；232-第三出液口。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

在本申请实施例的描述中，术语“第一”“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

参照图1和图2所示，本申请实施例提供了一种原子层沉积设备真空腔，包括上筒体、下筒体100以及冷却管路200。

其中，上筒体设置在下筒体100上，上筒体和下筒体100配合形成真空腔室。真空腔室内设置有反应腔室，在该反应腔室中可以对晶圆表面进行化学气相沉积，使其表面镀膜。反应腔室的外壁上设置有加热装置，用以对反应腔室加热，进而满足反应腔室中沉积反应所需的温度条件。

另外，冷却管路200中设置有冷却液，且冷却管路200绕设在下筒体100的外壁上，以对下筒体100进行冷却。示例性的，该冷却管路200绕设在下筒体100的外壁上，该冷却管路200其中一个表面紧贴在该外壁上，其两端分别设置有冷却液进口和冷却液出口、冷却液进口和冷却液出口通过软管连接冷水机，冷水机持续提供冷却液经冷却管路进口进入冷却管路200中，同时，冷却管路200中的冷却液经冷却管路出口流回冷水机，冷水机用于对流回冷水机的冷却液进行冷却降温。

需要说明的是，该冷却液的温度低于该下筒体100的温度。另外，可以理解的是，由于冷却液的温度低于下筒体100的温度，在冷却管路200中循环流动的冷却液能够带走下筒体100散发出的热量，从而能够对其冷却降温。示例性的，冷却液可为低温的冷却油或者冷却水。具体地，在本申请实施例中，冷却液可为低温冷却水。为了保证冷却管路200具有良好的冷却性能，冷却管路200的材质可为金属材质，例如铁或者合金。冷却管路200的横截面形状可为圆形。

继续参照图1和图2所示，在某些示例中，冷却管路200包括至少一个冷却管，该冷却管被配置为第一冷却管210，第一冷却管210沿下筒体100外壁的圆周方向敷设于下筒体100的外壁上。示例性的，第一冷却管210可沿下筒体100外壁的圆周依次缠绕于下筒体100外壁的表面上，也可以呈“S”状曲折排布在下筒体100外壁的表面上。另外，在可以理解的是，敷设在下筒体100的外壁表面上，是指将第一冷却管210的表面紧贴在下筒体100的外壁表面上。示例性的，第一冷却管210可以通过焊接、卡接或者连接件固定的方式将第一冷却管210固定在下筒体100的外壁表面上。

在一些示例中，该第一冷却管210包括第一进液口211和第一出液口212，第一进液口211和第一出液口212分别位于第一冷却管210的两端。冷水机通过软管连接第一进液口211和第一出液口212。具体地，冷水机持续提供冷却液经第一进液口211不断地进入第一冷却管210中，同时，第一冷却管210中的冷却液不断地经第一出液口212流回冷水机，冷水机用于对流回冷水机中的冷却液进行冷却降温。即冷却液经第一进液口211进入第一冷却管210，并经第一出液口212离开第一冷却管210，以对下筒体100进行冷却。

在另外一些示例中，第一冷却管210包括多个第一进液口211和至少一个第一出液口212。多个第一进液口211间隔设置在第一冷却管210上，至少一个第一出液口212设置在第一冷却管210的端部。多个第一进液口211和至少一个第一出液口212通过软管连接冷水机，换句话说，冷水机持续将冷却液通过多个第一进液口211送入第一冷却管210中，并通过至少一个第一出液口212流回冷水机，冷水机用于对流回冷水机中的冷却液进行冷却降温。优选的，多个第一进液口211沿第一冷却管210的一端间隔设置，第一出液口212设置有一个，位于第一冷却管210的另一端。可以理解的是，冷却液在冷却管路200中流动时，其温度不断升高，例如在冷却管路200靠近冷却液出口位置的冷却液的温度已经接近下筒体100的温度，因此其对于下腔室的冷却效果有限。在该实施例中，通过在第一冷却管210中均匀间隔设置多个第一进液口211，使冷却液可自多个位置的第一进液口211进入第一冷却管210，从而避免冷却液升温过快，保证冷却液与下筒体100之间具有较大温度差，且能够使下筒体100下降的温度较为均衡，进而提高对下筒体100的冷却速度。

继续参照图1和图2所示，在某些示例中，第一冷却管210可曲折的敷设在外壁上。并且，示例性的，该第一冷却管210至少具有一个平面，且至少一个平面与下筒体100外壁的表面接触，不仅能够确保第一冷却管210紧贴在下筒体100的外壁上，而且能够增大第一冷却管210与下筒体100外壁的接触面积，从而提高对下筒体100的冷却效果。例如，第一冷却管210的横截面可为方形或者三角形。

参照图3所示，冷却管路200还包括第二冷却管220，第二冷却管220沿下筒体100外壁的圆周方向敷设于下筒体100的外壁上；第二冷却管220包括第二进液口221和第二出液口222，第二进液口221和第二出液口222分别位于第二冷却管220的两端；冷却液经第二进液口221进入第二冷却管220，冷却液经第二出液口222排出第二冷却管220。示例性的，第二进液口221和第二出液口222通过软管与冷水机连接。冷水机持续提供冷却液经第二进液口221不断地进入第二冷却管220中，同时，第二冷却管220中的冷却液不断地经第二出液口222流回冷水机，冷水机用于对流回冷水机的冷却液进行冷却降温。即冷却液经第二进液口221进入第二冷却管220，并经第二出液口222离开第二冷却管220，以对下筒体100进行冷却。换句话说，冷却管路200包括第一冷却管210和第二冷却管220，第一冷却管210和第二冷却管220均设置在外壁上用于对下筒体100进行冷却。可以理解的是，冷却管路200覆盖的下筒体100的面积越大，对于下筒体100的冷却效果越好，示例性的，该第二冷却管220至少具有一个平面，且至少一个平面与下筒体100外壁的表面接触，不仅能够确保第二冷却管220紧贴在下筒体100的外壁上，而且能够增大第二冷却管220与下筒体100外壁的接触面积，从而提高对下筒体100的冷却效果。例如，第二冷却管220的横截面可为方形或者三角形。

另外，示例性的，第二冷却管220可沿第一冷却管210的延伸方向与第一冷却管210一同敷设在下筒体100的外壁上。从而增大第一冷却管210和第二冷却管220对下筒体100外壁的覆盖面积，进而提高冷却效率，缩短冷却时间。示例性的，冷却液在第二冷却管220中的流向可与冷却液在第一冷却管210中的流向相同。示例性的，第二冷却管220可以通过焊接、卡接或者连接件固定的方式将第二冷却管220固定在下筒体100的外壁表面上。

另外，由于冷却液在第一冷却管210和第二冷却管220流动的过程中逐渐升温，从而靠近第一进液口211和第二进液口221位置的冷却液的温度低于远离第一进液口211和第二进液口221位置的冷却液的温度，进而导致下筒体100靠近第一进液口211和第二进液口221的位置冷却速度快，远离第一进液口211和第二进液口221的位置冷却速度慢，冷却速度不均匀。

在某些示例中，为了下筒体100各部位的冷却速度尽可能相同，可使冷却液在第二冷却管220中的流向与冷却液在第一冷却管210中的流向相反。示例性的，第二冷却管220沿第一冷却管210的延伸方向与第一冷却管210一同敷设在下筒体100的外壁上，并且第二出液口222靠近第一进液口211，第二进液口221靠近第一出液口212。可以理解的是，由于第一冷却管210和第二冷却管220中的冷却液的流向相反，因此绕下筒体100外壁的同一方向，第一冷却管210内的冷却液的温度逐渐上升，第二冷却管220内的冷却液的温度逐渐下降；或者第一冷却管210内的冷却液的温度逐渐下降，第二冷却管220内的冷却液的温度逐渐上升。第一冷却管210和第二冷却管220相互靠近，二者附近的温度能够相互中和，从而能够保证整个下筒体100各个位置的温度比较均衡，避免温差过大而影响下筒体100的寿命。

参照图4所述，在另外一些示例中，冷却管路200包括多个冷却段。多个冷却段沿下筒体100的外壁周向均布，且每个冷却段内均设有流动的冷却液，以对下筒体100进行冷却降温。换句话说，下筒体100的外壁的表面上依次设置有多个冷却段，多个冷却段沿下筒体100外壁的周向均布，并且每个冷却段中设有流动的冷却液，用于带走下筒体100散发出的热量，从而对其进行降温。

继续参照图4所示，在某些示例中，冷却段包括第三冷却管230、第三进液口231和第三出液口232。其中，第三冷却管230曲折的敷设在外壁上，第三进液口231和第三出液口232分别位于第三冷却管230的两端，冷却液经第三进液口231进入第三冷却管230，冷却液经第三出液口232排出第三冷却管230。

示例性的，第三进液口231和第三出液口232通过软管与冷水机连接。冷水机持续提供冷却液经第三进液口231不断地进入第三冷却管230中，同时，第三冷却管230中的冷却液不断地经第三出液口232流回冷水机，冷水机用于对流回冷水机的冷却液进行冷却降温。即冷却液经第三进液口231进入第三冷却管230，并经第三出液口232离开第三冷却管230，以对下筒体100进行冷却。另外，示例性的，为了方便第三冷却管230与软管连通，第三进液口231和第三出液口232均设置有接头。可以理解的是，由于第三冷却管230的管路长度较短，冷却液在其内部的升温变化幅度小，从而能够保证第三进液口231和第三出液口232附近的冷却液的温度差较小，保证能够对下筒体100进行均匀降温，延长其使用寿命。

继续参照图4所示，第三冷却管230可曲折的敷设在下筒体100的外壁上，该第三冷却管230至少具有一个平面，且至少一个平面与下筒体100外壁的表面接触，不仅能够确保第三冷却管230紧贴在下筒体100的外壁上，而且能够增大第三冷却管230与下筒体100外壁的接触面积，从而提高对下筒体100的冷却效果。例如，第三冷却管230的横截面可为方形或者三角形。示例性的，第三冷却管230可以通过焊接、卡接或者连接件固定的方式将第三冷却管230固定在下筒体100的外壁表面上。

容易理解的是，本领域技术人员在本申请提供的几个实施例的基础上，可以对本申请的实施例进行结合、拆分、重组等得到其他实施例，这些实施例均没有超出本申请的保护范围。

以上的具体实施方式，对本申请实施例的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本申请实施例的具体实施方式而已，并不用于限定本申请实施例的保护范围，凡在本申请实施例的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本申请实施例的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种原子层沉积设备真空腔，其特征在于，包括：上筒体、下筒体(100)以及冷却管路(200)；

所述上筒体设置在所述下筒体(100)上，所述上筒体与所述下筒体(100)形成真空腔室；

所述真空腔室内设置有反应腔室，所述反应腔室的外壁上设置有加热装置，所述加热装置用以对所述反应腔室加热；

所述冷却管路(200)中设置有流动的冷却液，且所述冷却管路(200)绕设于所述下筒体(100)的外壁上，以对所述下筒体(100)进行冷却。

2.根据权利要求1所述的原子层沉积设备真空腔，其特征在于，所述冷却管路(200)包括第一冷却管(210)，所述第一冷却管(210)沿所述下筒体(100)外壁的圆周方向敷设于所述下筒体(100)的外壁上；

所述第一冷却管(210)包括第一进液口(211)和第一出液口(212)，所述第一进液口(211)和所述第一出液口(212)分别位于所述第一冷却管(210)的两端；

所述冷却液经所述第一进液口(211)进入所述第一冷却管(210)，并经所述第一出液口(212)离开所述第一冷却管(210)，以对所述下筒体(100)进行冷却。

3.根据权利要求2所述的原子层沉积设备真空腔，其特征在于，所述第一冷却管(210)曲折的敷设在所述下筒体(100)的外壁上。

4.根据权利要求3所述的原子层沉积设备真空腔，其特征在于，所述冷却管路(200)还包括第二冷却管(220)，所述第二冷却管(220)沿所述下筒体(100)外壁的圆周方向敷设于所述下筒体(100)的外壁上；

所述第二冷却管(220)包括第二进液口(221)和第二出液口(222)，所述第二进液口(221)和所述第二出液口(222)分别位于所述第二冷却管(220)的两端；

所述冷却液经所述第二进液口(221)进入所述第二冷却管(220)，所述冷却液经所述第二出液口(222)排出所述第二冷却管(220)。

5.根据权利要求4所述的原子层沉积设备真空腔，其特征在于，所述第二冷却管(220)沿所述第一冷却管(210)的延伸方向与所述第一冷却管(210)一同敷设于所述下筒体(100)的外壁上。

6.根据权利要求5所述的原子层沉积设备真空腔，其特征在于，所述冷却液在所述第二冷却管(220)中的流向与所述冷却液在所述第一冷却管(210)中的流向相同或相反。

7.根据权利要求1所述的原子层沉积设备真空腔，其特征在于，所述冷却管路(200)包括多个冷却段，多个冷却段沿所述下筒体(100)的外壁周向均布，且每个所述冷却段内均设有流动的冷却液，以对所述下筒体(100)进行冷却降温。

8.根据权利要求7所述的原子层沉积设备真空腔，其特征在于，所述冷却段包括第三冷却管(230)、第三进液口(231)和第三出液口(232)；

所述第三冷却管(230)曲折的敷设在所述下筒体(100)的外壁上，所述第三进液口(231)和所述第三出液口(232)分别位于所述第三冷却管(230)的两端；

所述冷却液经所述第三进液口(231)进入所述第三冷却管(230)，所述冷却液经所述第三出液口(232)排出所述第三冷却管(230)。

9.根据权利要求1-8任一项所述的原子层沉积设备真空腔，其特征在于，所述冷却管路(200)包括至少一个平面，至少一个所述平面与所述下筒体(100)外壁的表面接触。

10.根据权利要求1-8任一项所述的原子层沉积设备真空腔，其特征在于，所述冷却液为低温冷却水。