[发明专利]对称的气相沉积设备的反应腔体

说明书

技术领域

本发明涉及一种化学气相沉积设备，特别涉及一种对称的气相沉积设备的反应腔体。

背景技术

气相沉积技术是利用气相中发生的物理、化学过程，在工件表面形成功能性或装饰性的金属、非金属或化合物涂层。气相沉积设备集精密机械、半导体材料、真空电子、流体力学、光学、化学、计算机多学科为一体，是一种自动化程度高、价格昂贵、技术集成度高的高端半导体材料、光电子器件制造专用设备。

气相沉积设备结构复杂，反应腔体内部流场均匀性对工艺生长质量的均匀性、一致性有重要影响，现有技术中气相设备为简化设计，通常将尾气抽气口设置在反应腔侧边，然后在反应腔中设置匀流板或匀流槽起到使反应腔内流场均匀的效果，由于在真空泵抽速较大的情况下不容易达到反应腔内流场的极致均匀。另外，有些气相沉积工艺温度通常较高，尾气温度也很高，高温尾气可能会在流过的壁面沉积造成反应腔体污染，尾气高温也会对后续尾气处理系统造成损害或提高其设计要求，增加成本，现有技术会在反应腔壁设置水冷和/或在尾气管路上专门设计冷却气体的管道对气体进行冷却，对反应气体进行冷却然后排出。设计不简洁，同时增加了设备的占地空间与成本。

发明内容

本发明的目的是针对已有技术中存在的缺陷,进一步提高气相沉积设备反应腔体内的流场均匀性和尾气冷却效果，提供一种中心排气，腔体底部对反应气体进行周身冷却的一种对称的气相沉积设备的反应腔体构架。

本发明的反应腔体设有反应气体输入体1和尾气排气口26，反应腔体内设有反应气体通道12，腔体外壳2和反应腔体内壁3之间设有腔壁冷却腔6，腔壁冷却腔6设有腔壁冷却液入口4和腔壁冷却液出口5，载片盘7设于载片盘支撑11上，载片盘支撑11经载片盘支撑旋转轴承18安装于腔体底座27，加热器9经加热器支撑10安装于载片盘7的下方，驱动磁流体19和磁流体旋转轴20以及传动轮21安装于反应腔体的一侧面，经驱动轮17与载片盘支撑旋转轴承18连接驱动载片盘支撑11旋转，其特征在于所述尾气排气口26设置在腔体底座27的中心位置，腔体底座27中间设有环形气体缓冲腔15与气腔25，气腔25周身分别设置下底座冷却腔28和上底座冷却腔29，下底座冷却腔28与上底座冷却腔29互相连通，气腔25连通缓冲腔15与尾气排气口26，而且气腔25被上底座冷却腔29、下底座冷却腔28包围进行充分均匀的冷却。腔体底座27设有环形通道13，反应气体通道12经过环形通道13、环形气体缓冲腔15连接腔体底座27的气腔25，尾气排气口26尾气排气口26与气腔25相连，环形气体缓冲腔15内设有圆周均匀分布的穿过冷却腔24并连接气腔25的通道16，腔体底座27设有冷却液进口22和冷却液出口23。

本发明的反应腔尾气排气口设置在腔体底座中心位置，腔体底座中设置有连通反应气体流道的气腔，气腔周身设置有冷却腔，可以对尾气进行充分的冷却。反应气体在载片盘上方反应后经过反应气体通道到达气体环形缓冲腔，缓冲腔可以对制造不对称误差对气体流动的影响进一步整形，然后经过反应腔体底部中的气腔，通过中心尾气排出口排出，使气流以反应腔体中心对称排出，保证反应腔内流场的径向均匀。

由于反应腔体外壳和反应腔内壁中间设置有腔壁冷却腔，冷却液由腔壁冷却液入口进入腔壁冷却腔，由腔壁冷却液出口流出腔壁冷却腔，另外腔体底座中设置有上底座冷却腔和下底座冷却腔，冷却液由底座冷却液进口进入下冷却腔，通过上冷却腔，再进入下冷却腔，然后由底座冷却液出口流出，周身冷却使反应气体反应后流经途中经过了更为充分的冷却，同时也进一步较少了反应腔体内反应尾气流经壁面的沉积，从而保证了反应腔体内的清洁干净，提高工艺质量。

所有的冷却腔内设置有冷却液流道槽，使冷却液沿流道槽中流动，可以减少流动死区，加强换热，进一步提高冷却效果。

反应腔体从侧面引入驱动，通过驱动传动，来带动载片台支撑进行旋转，通过旋转可以对腔体周向的不均匀部分进行匀化。一般的反应腔体都是从中心进入驱动来驱动旋转，本专利采取侧面进入驱动来驱动载片台的旋转，避开驱动对气流对称性流动的干扰。