對稱的氣相沉積設(shè)備的反應(yīng)腔體的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種化學(xué)氣相沉積設(shè)備，特別涉及一種對稱的氣相沉積設(shè)備的反應(yīng)腔體。
【背景技術(shù)】
[0002]氣相沉積技術(shù)是利用氣相中發(fā)生的物理、化學(xué)過程，在工件表面形成功能性或裝飾性的金屬、非金屬或化合物涂層。氣相沉積設(shè)備集精密機(jī)械、半導(dǎo)體材料、真空電子、流體力學(xué)、光學(xué)、化學(xué)、計(jì)算機(jī)多學(xué)科為一體，是一種自動(dòng)化程度高、價(jià)格昂貴、技術(shù)集成度高的高端半導(dǎo)體材料、光電子器件制造專用設(shè)備。
[0003]氣相沉積設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，反應(yīng)腔體內(nèi)部流場均勻性對工藝生長質(zhì)量的均勻性、一致性有重要影響，現(xiàn)有技術(shù)中氣相設(shè)備為簡化設(shè)計(jì)，通常將尾氣抽氣口設(shè)置在反應(yīng)腔側(cè)邊，然后在反應(yīng)腔中設(shè)置勻流板或勻流槽起到使反應(yīng)腔內(nèi)流場均勻的效果，由于在真空泵抽速較大的情況下不容易達(dá)到反應(yīng)腔內(nèi)流場的極致均勻。另外，有些氣相沉積工藝溫度通常較高，尾氣溫度也很高，高溫尾氣可能會(huì)在流過的壁面沉積造成反應(yīng)腔體污染，尾氣高溫也會(huì)對后續(xù)尾氣處理系統(tǒng)造成損害或提高其設(shè)計(jì)要求，增加成本，現(xiàn)有技術(shù)會(huì)在反應(yīng)腔壁設(shè)置水冷和/或在尾氣管路上專門設(shè)計(jì)冷卻氣體的管道對氣體進(jìn)行冷卻，對反應(yīng)氣體進(jìn)行冷卻然后排出。設(shè)計(jì)不簡潔，同時(shí)增加了設(shè)備的占地空間與成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對已有技術(shù)中存在的缺陷，進(jìn)一步提高氣相沉積設(shè)備反應(yīng)腔體內(nèi)的流場均勻性和尾氣冷卻效果，提供一種中心排氣，腔體底部對反應(yīng)氣體進(jìn)行周身冷卻的一種對稱的氣相沉積設(shè)備的反應(yīng)腔體構(gòu)架。
[0005]本發(fā)明的反應(yīng)腔體設(shè)有反應(yīng)氣體輸入體I和尾氣排氣口 26，反應(yīng)腔體內(nèi)設(shè)有反應(yīng)氣體通道12，腔體外殼2和反應(yīng)腔體內(nèi)壁3之間設(shè)有腔壁冷卻腔6，腔壁冷卻腔6設(shè)有腔壁冷卻液入口 4和腔壁冷卻液出口 5，載片盤7設(shè)于載片盤支撐11上，載片盤支撐11經(jīng)載片盤支撐旋轉(zhuǎn)軸承18安裝于腔體底座27，加熱器9經(jīng)加熱器支撐10安裝于載片盤7的下方，驅(qū)動(dòng)磁流體19和磁流體旋轉(zhuǎn)軸20以及傳動(dòng)輪21安裝于反應(yīng)腔體的一側(cè)面，經(jīng)驅(qū)動(dòng)輪17與載片盤支撐旋轉(zhuǎn)軸承18連接驅(qū)動(dòng)載片盤支撐11旋轉(zhuǎn)，其特征在于所述尾氣排氣口 26設(shè)置在腔體底座27的中心位置，腔體底座27中間設(shè)有環(huán)形氣體緩沖腔15與氣腔25，氣腔25周身分別設(shè)置下底座冷卻腔28和上底座冷卻腔29，下底座冷卻腔28與上底座冷卻腔29互相連通，氣腔25連通緩沖腔15與尾氣排氣口 26，而且氣腔25被上底座冷卻腔29、下底座冷卻腔28包圍進(jìn)行充分均勻的冷卻。腔體底座27設(shè)有環(huán)形通道13，反應(yīng)氣體通道12經(jīng)過環(huán)形通道13、環(huán)形氣體緩沖腔15連接腔體底座27的氣腔25，尾氣排出口 26與氣腔25相連，環(huán)形氣體緩沖腔15內(nèi)設(shè)有圓周均勻分布的穿過冷卻腔24并連接氣腔25的通道16，腔體底座27設(shè)有冷卻液進(jìn)口 22和冷卻液出口 23。
[0006]本發(fā)明的反應(yīng)腔尾氣排氣口設(shè)置在腔體底座中心位置，腔體底座中設(shè)置有連通反應(yīng)氣體流道的氣腔，氣腔周身設(shè)置有冷卻腔，可以對尾氣進(jìn)行充分的冷卻。反應(yīng)氣體在載片盤上方反應(yīng)后經(jīng)過反應(yīng)氣體通道到達(dá)氣體環(huán)形緩沖腔，緩沖腔可以對制造不對稱誤差對氣體流動(dòng)的影響進(jìn)一步整形，然后經(jīng)過反應(yīng)腔體底部中的氣腔，通過中心尾氣排出口排出，使氣流以反應(yīng)腔體中心對稱排出，保證反應(yīng)腔內(nèi)流場的徑向均勻。
[0007]由于反應(yīng)腔體外殼和反應(yīng)腔內(nèi)壁中間設(shè)置有腔壁冷卻腔，冷卻液由腔壁冷卻液入口進(jìn)入腔壁冷卻腔，由腔壁冷卻液出口流出腔壁冷卻腔，另外腔體底座中設(shè)置有上底座冷卻腔和下底座冷卻腔，冷卻液由底座冷卻液進(jìn)口進(jìn)入下冷卻腔，通過上冷卻腔，再進(jìn)入下冷卻腔，然后由底座冷卻液出口流出，周身冷卻使反應(yīng)氣體反應(yīng)后流經(jīng)途中經(jīng)過了更為充分的冷卻，同時(shí)也進(jìn)一步較少了反應(yīng)腔體內(nèi)反應(yīng)尾氣流經(jīng)壁面的沉積，從而保證了反應(yīng)腔體內(nèi)的清潔干凈，提高工藝質(zhì)量。
[0008]所有的冷卻腔內(nèi)設(shè)置有冷卻液流道槽，使冷卻液沿流道槽中流動(dòng)，可以減少流動(dòng)死區(qū)，加強(qiáng)換熱，進(jìn)一步提聞冷卻效果。
[0009]反應(yīng)腔體從側(cè)面引入驅(qū)動(dòng)，通過驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)，來帶動(dòng)載片臺(tái)支撐進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，通過旋轉(zhuǎn)可以對腔體周向的不均勻部分進(jìn)行勻化。一般的反應(yīng)腔體都是從中心進(jìn)入驅(qū)動(dòng)來驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，本專利采取側(cè)面進(jìn)入驅(qū)動(dòng)來驅(qū)動(dòng)載片臺(tái)的旋轉(zhuǎn)，避開驅(qū)動(dòng)對氣流對稱性流動(dòng)的干擾。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是尾氣排出口設(shè)置在腔體底座中心位置，使得從進(jìn)氣到出氣整個(gè)結(jié)構(gòu)呈對稱分布，保證和提高了反應(yīng)腔體中氣體流動(dòng)分布的均勻性，腔體底座中設(shè)置冷卻腔，對反應(yīng)尾氣在腔體底部進(jìn)行周身冷卻，可以使反應(yīng)尾氣充分均勻冷卻，減少沉積物的產(chǎn)生和避免反應(yīng)尾氣高溫?fù)p害尾氣處理系統(tǒng)，氣體通道中設(shè)置有對稱的環(huán)形氣體緩沖腔，可以對氣體流動(dòng)對稱性進(jìn)行進(jìn)一步的整形補(bǔ)償，另外從側(cè)面引入驅(qū)動(dòng)使載片盤支撐進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，進(jìn)一步提高周向的工藝均勻性。由于反應(yīng)氣體的對稱流動(dòng)，從中心流出，可以使反應(yīng)腔可以方便地接分子泵等高真空的真空泵，使腔體可以在高真空下工作，而高真空工作是原子層沉積設(shè)備必備的工作條件，這個(gè)腔體的構(gòu)架非常適合于原子層沉積工藝。該反應(yīng)腔體設(shè)計(jì)簡潔，有成本低廉的優(yōu)勢。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明的反應(yīng)腔結(jié)構(gòu)剖視圖；
[0012]圖2是本發(fā)明腔體底座中設(shè)置的冷卻腔中設(shè)有冷卻液流道槽的反應(yīng)腔體結(jié)構(gòu)剖面示意圖；
[0013]圖3是本發(fā)明在低溫高分子沉積的應(yīng)用反應(yīng)腔結(jié)構(gòu)剖明示意圖
[0014]圖4a、b是本發(fā)明為環(huán)形氣體緩沖腔(15)貫穿冷卻腔體通道(16)的設(shè)計(jì)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明的實(shí)施例:
[0016]實(shí)施例一
[0017]參見圖1，反應(yīng)腔體設(shè)有反應(yīng)氣體輸入體I和尾氣排氣口 26，述尾氣排出口 26設(shè)置在腔體底座27的中心位置，處于反應(yīng)氣體輸入體1、反應(yīng)氣體通道12、環(huán)形氣體緩沖腔15、氣腔25的中心對稱位置，以保持氣體從進(jìn)入到流出的對稱特性。反應(yīng)腔體內(nèi)設(shè)有反應(yīng)氣體通道12，腔體外殼2和反應(yīng)腔體內(nèi)壁3之間設(shè)有腔壁冷卻腔6，腔壁冷卻腔6設(shè)有腔壁冷卻液入口 4和腔壁冷卻液出口 5，腔體底座27中間設(shè)有環(huán)形氣體緩沖腔15與氣腔25，腔體底座27中有連通反應(yīng)氣體流道12的環(huán)形氣體緩沖腔15，緩沖腔15對氣體流動(dòng)進(jìn)行進(jìn)一步整形。氣腔25周身分別設(shè)置下底座冷卻腔28和上底座冷卻腔29，下底座冷卻腔28、上底座冷卻腔29互相連通，