半导体工艺设备的点火装置及半导体工艺设备的制作方法

1.本技术属于半导体技术领域，具体涉及一种半导体工艺设备的点火装置及半导体工艺设备。


背景技术：

2.在半导体加工领域中，点火装置可以实现氢气和氧气的燃烧，从而为反应腔室提供纯净的高温水蒸气。随着工艺要求的提升，需要在晶圆的表面生长出厚度更薄、膜质更均匀的膜层，为此，可以在燃烧过程中通入适量氮气等调节气体，以调节水蒸气的比例。
3.以通入氮气以调节水蒸气的比例为例，目前的点火装置主要包括点火腔室以及与点火腔室相连通的氢气进气管、氧气进气管和进气过渡管，点火腔室通过进气过渡管与反应腔室相连通，进气过渡管上设有用于通入氮气的调节气体进气管，氢气和氧气分别通过氢气进气管和氧气进气管进入点火腔室，并在高温条件下燃烧生成水蒸气，水蒸气自点火腔室排出并进入进气过渡管，通过调节气体进气管进入进气过渡管的氮气与水蒸气混合后进入反应腔室。
4.当调节气体进气管不需要通入氮气时，进入进气过渡管的高温水蒸气经过调节气体进气管时，会沿着调节气体进气管向温度更低的区域流动，这部分水蒸气的温度降低后将凝结为冷凝水，当再次通过调节气体进气管通入氮气时，这些冷凝水将被吹入反应腔室，造成颗粒超标问题。


技术实现要素：

5.本技术实施例的目的是提供一种半导体工艺设备的点火装置及半导体工艺设备，能够解决进气过渡管内的高温水蒸气进入调节气体进气管后所凝结的冷凝水被吹入反应腔室而导致颗粒超标的问题。
6.为了解决上述技术问题，本技术是这样实现的：
7.第一方面，本技术实施例提供了一种半导体工艺设备的点火装置，包括点火腔室、进气过渡管、调节气体进气管和封堵机构，所述调节气体进气管用于通入调节气体，
8.所述进气过渡管的进气端与所述点火腔室的排气口相连通，所述调节气体进气管与所述进气过渡管相连，
9.所述封堵机构至少部分设置于所述进气过渡管内，所述封堵机构为可调式封堵机构，所述封堵机构用于使所述调节气体进气管与所述进气过渡管连通或隔断。
10.第二方面，本技术实施例提供了一种半导体工艺设备，包括反应腔室和上述点火装置，所述点火腔室通过所述进气过渡管与所述反应腔室相连通。
11.本技术实施例中，进气过渡管上设有封堵机构，当调节气体进气管不需要向进气过渡管通入气体时，封堵机构封堵调节气体进气管，进而防止进气过渡管中的气体进入调节气体进气管，也就能够防止在调节气体进气管内或与调节气体进气管相连通的其他部件处形成冷凝水。当调节气体进气管需要向进气过渡管通入气体时，调节封堵机构，以使调节
气体进气管与进气过渡管相连通，调节气体进气管内的气体即可进入进气过渡管中。由此可见，本技术实施例提供的点火装置可以在调节气体进气管不通气时封堵调节气体进气管，从而防止进气过渡管中的气体进入调节气体进气管而产生冷凝水，因此再次通过调节气体进气管通气时，通入反应腔室的气体中不会携带冷凝水，以此解决进气过渡管内的高温水蒸气进入调节气体进气管后所凝结的冷凝水被吹入反应腔室而导致颗粒超标的问题。
附图说明
12.图1为本技术实施例公开的半导体工艺设备的结构示意图；
13.图2为本技术实施例公开的点火装置的局部结构示意图；
14.图3为本技术实施例公开的封堵机构的结构示意图。
15.附图标记说明：
16.100-点火腔室、110-进气端部、120-排气口、200-进气过渡管、210-安装孔、300-调节气体进气管、310-配合面、400-封堵机构、410-封堵件、411-封堵端、412-主体杆、420-弹性复位件、430-座体、431-导向孔、432-凹槽、440-密封件、510-加热器、520-氢气进气管、530-氧气进气管、540-保温层、550-冷却机构、600-加热带、610-第一加热部、620-第二加热部、700-反应腔室。
具体实施方式
17.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
18.本技术的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
19.下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本技术实施例提供的半导体工艺设备的点火装置和半导体工艺设备进行详细地说明。
20.如图1至图3所示，本技术实施例公开一种半导体工艺设备的点火装置，该点火装置可以向半导体工艺设备的反应腔室700提供水蒸气，反应腔室700内的晶圆的表面可以在水蒸气的作用下生成氧化膜。该点火装置可以包括点火腔室100、进气过渡管200、调节气体进气管300和封堵机构400。
21.点火腔室100可以为气体的燃烧提供场所，点火腔室100设有进气端部110和排气口120，进气端部110可供氢气和氧气进入点火腔室100，排气口120可供燃烧生成的水蒸气排出点火腔室100。点火装置还可以包括加热器510、氢气进气管520和氧气进气管530，加热器510包裹点火腔室100的进气端部110，氧气进气管530的一端与进气端部110相连，并延伸至进气端部110内，氢气进气管520的一端伸入氧气进气管530内，并延伸至进气端部110内。
氧气进气管530内的氧气和氢气进气管520内的氢气可以被加热器510加热，氧气和氢气在点火腔室100内混合，从而在高温条件下燃烧，生成高温水蒸气。进一步地，点火装置还包括保温层540，保温层540可以包裹点火腔室100，从而实现点火腔室100的保温，为氢气燃烧提供稳定的温度条件，同时可以防止点火腔室100的高温影响周围环境。更进一步地，点火装置还包括冷却机构550，冷却机构550包裹保温层540，从而进一步隔离燃烧过程中产生的热量，防止点火腔室100的高温影响周围环境。
22.进气过渡管200的进气端与点火腔室100的排气口120相连通，进气过渡管200的出气端与反应腔室700相连通，点火腔室100内生成的水蒸气可以通过排气口120进入进气过渡管200，进气过渡管200中的水蒸气则进一步进入反应腔室700内，以参与反应腔室700内的工艺反应。调节气体进气管300与进气过渡管200相连，即调节气体进气管300可与进气过渡管200相连通，调节气体进气管300用于通入调节气体，这里的调节气体可以是氮气等能够调节水蒸气比例的气体。可选地，调节气体进气管300可与进气过渡管200直接相连，也可以间接相连，两者可以相互平行，也可以相交。
23.封堵机构400至少部分设置于进气过渡管200内，即封堵机构400位于点火腔室100和反应腔室700之间。封堵机构400为可调式封堵机构，封堵机构400用于使调节气体进气管300与进气过渡管200连通或隔断。具体来讲，当封堵机构400封堵调节气体进气管300时，调节气体进气管300与进气过渡管200隔断，即两者不连通；当封堵机构400不再封堵调节气体进气管300时，调节气体进气管300与进气过渡管200连通。
24.可选地，可以通过调节封堵机构400的至少一部分相对于调节气体进气管300的位置这一方式来实现封堵调节气体进气管300以及连通调节气体进气管300和进气过渡管200的目的，或者可以通过封堵机构400向调节气体进气管300内通入可以阻挡进气过渡管200中的气体进入调节气体进气管300的气体，即通过调节这部分气体的流量可以实现封堵调节气体进气管300以及连通调节气体进气管300和进气过渡管200的目的。
25.本技术实施例中，进气过渡管200上设有封堵机构400，当调节气体进气管300不需要向进气过渡管200通入气体时，封堵机构400封堵调节气体进气管300，进而防止进气过渡管200中的气体进入调节气体进气管300，也就能够防止在调节气体进气管300内或与调节气体进气管300相连通的其他部件处形成冷凝水。当调节气体进气管300需要向进气过渡管200通入气体时，调节封堵机构400，以使调节气体进气管300与进气过渡管200相连通，调节气体进气管300内的气体即可进入进气过渡管200中。由此可见，本技术实施例提供的点火装置可以在调节气体进气管300不通气时封堵调节气体进气管300，从而防止进气过渡管200中的气体进入调节气体进气管300而产生冷凝水，因此再次通过调节气体进气管300通气时，通入反应腔室的气体中不会携带冷凝水，以此解决进气过渡管内的高温水蒸气进入调节气体进气管后所凝结的冷凝水被吹入反应腔室而导致颗粒超标的问题。
26.一种可选的实施例中，封堵机构400包括封堵件410，封堵件410至少部分位于进气过渡管200内，封堵件410的第一端为封堵端411，该封堵端411可封堵调节气体进气管300。封堵件410可在第一位置和第二位置之间运动，在封堵件410处于第一位置的情况下，封堵端411封堵调节气体进气管300，以隔断调节气体进气管300和进气过渡管200，此时调节气体进气管300与进气过渡管200不连通；在封堵件410处于第二位置的情况下，封堵端411与调节气体进气管300分离，以使调节气体进气管300与进气过渡管200相连通，此时调节气体
进气管300内的调节气体可以进入进气过渡管200，并与水蒸气一同进入反应腔室700内。可选地，封堵端411可以封堵调节气体进气管300的出口端，例如封堵端411可以与该出口端的端面密封贴合。进一步地，调节气体进气管300的出口端可以延伸至进气过渡管200的内表面处，该出口端可与该内表面平齐，也可以相对于该内表面凸出，从而使得封堵端411与该出口端的配合处更靠近进气过渡管200的内腔，在进气过渡管200内气体的高温作用下，封堵端411与该出口端的配合处的温度较高，此处的水蒸气不容易凝结，进而更可靠地防止水蒸气凝结后被吹入反应腔室而导致反应腔室颗粒超标的问题。
27.当调节气体进气管300不需要向进气过渡管200通入气体时，封堵件410处于第一位置，此时封堵件410的封堵端411封堵调节气体进气管300，进而防止进气过渡管200中的气体进入调节气体进气管300，也就能够防止在调节气体进气管300内或与调节气体进气管300相连通的其他部件处形成冷凝水。当调节气体进气管300需要向进气过渡管200通入气体时，封堵件410处于第二位置，此时封堵件410的封堵端411与调节气体进气管300分离，以使调节气体进气管300与进气过渡管200相连通，调节气体进气管300内的气体即可进入进气过渡管200中。此实施例中，封堵件410的位置更容易控制，因此封堵件410的位置调节比较方便，且封堵件410能够可靠地封堵调节气体进气管300，使得封堵效果更好。
28.可选地，点火装置还可以包括驱动机构，该驱动机构可以与封堵件410相连，从而带动封堵件410在第一位置和第二位置之间运动，这里的驱动机构具体可以包括驱动电机等能够输出动力的部件。另一实施例中，封堵机构400还包括弹性复位件420，封堵件410的第二端通过弹性复位件420与进气过渡管200相连。可选地，这里的弹性复位件420可以是弹簧，也可以是其他受力后可以发生弹性变形，不受力时恢复形变的部件，本技术实施例对此不做限制。调节气体进气管300内所通入的调节气体会向封堵件410的封堵端411施加冲击力，该冲击力可以克服弹性复位件420所施加的预压力，以推动封堵件410的封堵端411，从而使得封堵端411远离调节气体进气管300，而不再封堵调节气体进气管300，因此可以借助调节气体驱动封堵件410运动，即，在调节气体进气管300内所通入的调节气体的冲击作用下，封堵件410自第一位置运动至第二位置。调节气体驱动封堵件410运动的过程中，弹性复位件420发生弹性变形，当调节气体进气管300内未通入调节气体时，封堵件410不再受冲击力，此时弹性复位件420恢复形变，从而带动封堵件410反向运动，即，在弹性复位件420的作用下，封堵件410自第二位置运动至第一位置。
29.通过调节气体和弹性复位件420驱动封堵件410运动时，封堵件410的位置可以根据调节气体进气管300内是否存在调节气体而变化，因此不需要严格监控调节气体进气管300的进气状态而对应调整封堵件410的位置，可见，该实施例使得点火装置的控制更加简单，并且封堵件410的位置变化更加灵敏，可以在更短的时间内封堵调节气体进气管300，使得防止生成冷凝水的效果更好，以及在更短的时间内导通调节气体进气管300和进气过渡管200，规避调节气体无法进入进气过渡管200而堆积于调节气体进气管300内所带来的不稳定因素。此外，该实施例不再需要额外设置驱动机构，因此可以防止过重的驱动机构设置于进气过渡管200而导致进气过渡管200容易变形，同时也可以降低点火装置的成本。
30.封堵件410可以直接设置于进气过渡管200的管壁上，但进气过渡管200的管壁较薄，不便于安装封堵件410。为此，另一实施例中，封堵机构400还包括座体430，进气过渡管200的管壁设有安装孔210，座体430设置于安装孔210，座体430与调节气体进气管300相对
设置，从而使得座体430和调节气体进气管300分布得更加紧凑，在两者之间运动的封堵件410的尺寸可以设置得更小，其重量更小，更容易被调节气体推动。座体430的至少一部分位于进气过渡管200之外，封堵件410可与座体430相连，从而实现封堵件410的安装。由于座体430的至少一部分位于进气过渡管200之外，因此座体430的尺寸相对较大，从而为封堵件410提供更大的安装空间，以便于安装封堵件410。
31.封堵件410的运动形式可以是移动，也可以是转动，当然也可以是移动和转动的复合运动，本技术实施例对此不做限制。相对而言，封堵件410采用移动这一运动形式时，所需的运动空间较小，更不容易阻挡进气过渡管200内的气体流动。
32.当封堵件410采用转动这一运动形式时，封堵件410可以与座体430铰接。当封堵件410采用移动这一运动形式时，座体430设有导向孔431，封堵件410与导向孔431滑动配合，从而使得封堵件410可以在导向孔431的导向作用下相对于座体430移动。弹性复位件420可以设置于导向孔431内，弹性复位件420的一端与封堵件410的第二端相连，弹性复位件420的另一端与导向孔431的底壁相连，这里的底壁朝向导向孔431的开口端。可选地，弹性复位件420的延伸方向可以平行于导向孔431的延伸方向，此时封堵件410向弹性复位件420施加的作用力所在的方向为弹性复位件420的延伸方向，因此弹性复位件420不容易出现横向变形，从而更可靠地驱动封堵件410移动。
33.上述导向孔431可以为封堵件410的移动提供导向作用，从而使得封堵件410更精准地在第一位置和第二位置之间移动。
34.由于进气过渡管200内存在水蒸气，因此水蒸气容易通过封堵件410与导向孔431的孔壁之间的间隙到达并停留在弹性复位件420所在位置处，进而容易导致弹性复位件420被腐蚀。为了解决这一问题，封堵机构400还包括密封件440，密封件440设置于导向孔431的孔壁和封堵件410之间，以密封封堵件410与导向孔431的孔壁之间的间隙，从而防止水蒸气通过该间隙到达弹性复位件420所在位置处，因此弹性复位件420不容易被腐蚀。可选地，这里的密封件440可以为密封圈，密封圈可以环绕封堵件410，从而改善密封效果。导向孔431的孔壁可以设置凹槽432，密封圈设置于凹槽432内，该凹槽432可以容纳密封圈，因此导向孔431的孔壁与封堵件410之间的间隙可以适当减小，以改善导向孔431的导向效果，同时使得水蒸气不容易进入该间隙内。
35.为了防止进气过渡管200内的水蒸气冷凝，点火装置还包括加热带600，加热带600包括相连的第一加热部610和第二加热部620，第一加热部610包裹进气过渡管200，第二加热部620包裹座体430位于进气过渡管200之外的部分，换言之，第一加热部610套设于进气过渡管200的外表面，第二加热部620套设于座体430位于进气过渡管200之外的部分的外表面。第一加热部610主要对进气过渡管200进行加热，第二加热部620主要对座体430位于进气过渡管200之外的部分进行加热，两者可以更全面地覆盖进气过渡管200和座体430位于进气过渡管200之外的部分，从而更可靠地防止水蒸气在进气过渡管200内流动时冷凝。
36.可选地，第一加热部610和第二加热部620可以为分体式结构，或者，两者为一体式结构，从而简化加热带600的结构，以及便于加热带600的安装。
37.如前文所述，座体430和调节气体进气管300相对设置，可选地，座体430位于调节气体进气管300的下方，或者座体430位于调节气体进气管300的上方。当座体430位于调节气体进气管300的上方时，也就意味着封堵件410的大部分位于调节气体进气管300的上方，
封堵件410在自身重力的作用下可以更可靠地保持在封堵调节气体进气管300的状态，从而更可靠地防止水蒸气进入调节气体进气管300。与此同时，由于封堵件410自身的作用力可以用于封堵调节气体进气管300，因此弹性复位件420所需施加的作用力可以适当减小，故弹性复位件420的尺寸可以适当减小，封堵机构400的整体尺寸则可以随之减小，进而使进气过渡管200不容易被压弯。
38.可选地，导向孔431可以相对于竖直方向倾斜设置，或者，导向孔431的延伸方向为竖直方向，以使封堵件410在竖直方向上移动。后一实施例中，封堵件410、座体430、导向孔431等结构都可以在竖直方向上设置，因此更容易实现封堵件410、座体430等部件的安装以及导向孔431的加工。另外，封堵件410不容易在重力作用下与导向孔431的孔壁贴合，因此当封堵件410移动时，封堵件410与导向孔431的孔壁之间的磨损量较小，使得封堵件410与导向孔431的孔壁之间的间隙不容易扩大，因此水蒸气也就不容易进入该间隙内。
39.进一步地，调节气体进气管300可以相对于竖直方向倾斜设置，或者，调节气体进气管300沿竖直方向延伸，此时调节气体进气管300内的调节气体施加于封堵件410的作用力所在的方向平行于封堵件410的移动方向，换言之，调节气体施加于封堵件410的作用力不存在分力，而是全部用于驱动封堵件410移动，因此可以更容易地驱动封堵件410向第二位置移动。
40.可选地，封堵件410的封堵端411可以采用矩形、三角形等形状的块状结构。另一实施例中，封堵端411为球形端，调节气体进气管300的端部设有配合面310，在封堵件410处于第一位置的情况下，封堵端411与配合面310相抵靠。此时，即使封堵件410因气体作用而发生倾斜，球形的封堵端411仍然可以可靠地抵靠于配合面310，因此这样设置使得封堵件410的位置精度要求适当降低，更便于将封堵机构400安装于进气过渡管200上。
41.上述配合面310可以为阶梯面，或者，配合面310可以为球面，该球面与封堵端411之间可以形成更大的接触面积，从而改善封堵效果。另一实施例中，配合面310为圆台面，在调节气体进气管300的进气方向上，圆台面的横截面面积逐渐增大。这里圆台面更易于加工，且其横截面面积逐渐变化，因此不容易出现应力集中，并且，配合面310朝向封堵件410的一端尺寸更大，更便于封堵件410与配合面310相抵靠。
42.一种可选的实施例中，封堵件410包括主体杆412和封堵端411，封堵端411设于主体杆412的一端，封堵端411的宽度大于主体杆412的宽度，这里的宽度为垂直于主体杆412的延伸方向的方向上的尺寸。此实施例中，封堵件410不同位置的尺寸不同，尺寸较大的封堵端411可以增大封堵端411与调节气体进气管300的接触面积，从而提升封堵可靠性，尺寸较小的主体杆412则可以减小封堵件410对进气过渡管200内气体的阻力，因此，相比于封堵件410采用等截面尺寸的杆状结构的实施例，包括主体杆412和封堵端411的封堵件410既具有良好的封堵效果，还不容易对进气过渡管200内的气体产生过大的阻力。
43.可选地，上述主体杆412可以为等截面尺寸的杆状结构，从而简化封堵件410的结构。
44.在封堵件410处于第一位置的情况下，封堵端411的至少一部分可以位于调节气体进气管300之外，但为了进一步降低封堵件410对进气过渡管200内的气体所产生的阻力，在封堵件410处于第一位置的情况下，封堵端411位于调节气体进气管300内。也就是说，在封堵端411封堵调节气体进气管300的情况下，整个封堵端411并不凸出于调节气体进气管
300，因此封堵端411不会产生额外的阻力，进气过渡管200中的气体可以更顺畅地通过封堵件410所处的位置。此外，调节气体进气管300的端部可以向封堵件410施加横向限位力，当封堵端411封堵调节气体进气管300时，封堵件410不容易因进气过渡管200内的气体的作用而窜动，从而改善封堵可靠性。
45.可选地，调节气体进气管300设有配合面310，该配合面310可以为凹面，从而形成用于容纳封堵端411的凹陷空间。由于调节气体进气管300具有一定的壁厚，利用该壁厚加工凹陷的配合面310即可形成所需的容纳空间，而不需要设置其他部件，因此如此设置可以简化调节气体进气管300的结构和加工工艺。
46.本技术实施例还公开一种半导体工艺设备，其包括反应腔室700和上述任意实施例所述的点火装置，点火腔室100通过进气过渡管200与反应腔室700相连通。
47.上面结合附图对本技术的实施例进行了描述，但是本技术并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本技术的启示下，在不脱离本技术宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本技术的保护之内。