反应腔室和半导体热处理设备的制作方法

本发明涉及半导体设备工艺领域，具体涉及一种反应腔室和半导体热处理设备。

背景技术：

硅片是一种重要的半导体材料，所述硅片的氧化工艺是一种对硅片所处的环境要求非常高的工艺，在所述氧化工艺过程中会向工艺腔室中通入c2h2cl2、cl2或hcl等腐蚀性工艺气体，所述腐蚀性工艺气体会对工艺腔室的金属密封门、支撑硅片反应的金属旋转盘等部件具有比较强的腐蚀性，金属部件被腐蚀后产生的反应产物，会随着工艺腔室的气流附着于硅片的表面，造成硅片的污染，影响硅片的氧化质量。

因此，如何设计一种反应腔室，改善所述反应腔室的底部结构，防止所述反应腔室内的腐蚀性工艺气体对所述底部结构中金属组件的腐蚀，成为本领域亟需解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种反应腔室和一种半导体热处理设备。所述反应腔室通过所述边缘导流结构防止所述腔室本体内的腐蚀性工艺气体对所述冷却盘和所述旋转盘造成腐蚀。

为至少解决上述问题之一，作为本发明第一个方面，提供了一种反应腔室，包括腔室本体，其中，还包括旋转盘、套设在所述旋转盘外周的导流板、以及位于所述旋转盘下方的冷却盘，其中，

所述冷却盘上设有相连通的环形通道和第一进气通道，所述环形通道的靠近所述冷却盘外边缘的侧壁与所述导流板的外周壁之间、所述导流板的顶壁与所述腔室本体的底壁之间共同形成边缘导流结构，防腐蚀气体能由所述第一进气通道经所述边缘导流结构进入所述腔室本体。

优选地，所述反应腔室还包括定位件和位于所述腔室本体内的保温座，所述保温座与所述旋转盘连接，且所述保温座在朝向所述导流板的一侧边缘处设有所述定位件，所述定位件上设有环形凹槽，其中，

所述导流板上设有能容纳在所述环形凹槽中的环形凸起，所述冷却盘的顶壁与所述旋转盘的底壁之间、所述定位件与所述环形凸起之间共同形成辅助导流结构；

所述辅助导流结构与第二进气通道连通，所述防腐蚀气体能由所述第二进气通道经所述辅助导流结构进入所述腔室本体。

优选地，所述导流板包括环状主体板、折边板和所述环形凸起，其中，所述环状主体板外边缘向上弯折后再沿其径向向外延伸形成所述折边板，所述环状主体板内边缘处设有所述环形凸起。

优选地，所述冷却盘上表面凹陷形成所述环形通道，所述环形通道包括通道底壁、靠近所述冷却盘外边缘的第一环形侧壁以及与所述第一环形侧壁相对的第二环形侧壁，其中，

所述第一环形侧壁与所述折边板的外周壁之间形成第一导流通道，所述折边板的顶壁对应的与所述腔室本体的底壁之间形成第二导流通道，所述第一导流通道和所述第二导流通道相连通形成所述边缘导流结构。

优选地，所述第一进气通道的一端连接至所述通道底壁，另一端连接进气管路。

优选地，所述定位件包括定位环，所述定位环上设有所述环形凹槽，所述环形凹槽远离中心的一个槽侧壁边缘沿所述定位环径向向外延伸形成第一延伸板，所述环形凹槽靠近中心的一个槽侧壁边缘沿所述定位环径向向内延伸形成第二延伸板，其中，

所述冷却盘的部分顶壁与对应的所述旋转盘的底壁之间形成第三导流通道，所述第二延伸板与所述环状主体板的顶壁形成第四导流通道，所述环形凹槽与所述环形凸起之间形成第五导流通道，所述第一延伸板与所述环状主体板的顶壁形成第六导流通道；

所述第三导流通道、所述第四导流通道、所述第五导流通道以及所述第六导流通道依次连通形成所述辅助导流结构；

所述第三导流通道与所述第二进气通道相连通。

优选地，所述腔室本体的底壁边缘处设有第一进气缝隙，所述边缘导流结构与所述第一进气缝隙相连通。

优选地，所述腔室本体的底壁边缘处设有第二进气缝隙，所述辅助导流结构与所述第二进气缝隙相连通。

优选地，所述冷却盘上还设有容纳槽，所述腔室本体通过位于所述容纳槽内的密封圈与所述冷却盘密封连接。

作为本发明第二个方面，提供了一种半导体处理设备，其中，包括本发明所提供的所述反应腔室。

本发明有益技术效果：

本发明提供的反应腔室包括导流板，导流板包括折边板和环形凸起，其中，折边板与腔室本体底壁、冷却盘的外边缘形成边缘导流结构，边缘导流结构与第一进气通道连通，通过吹扫防腐蚀气体实现了对冷却盘的边缘的防腐蚀保护；进一步地，环形凸起与定位环上的环形凹槽配合形成辅助导流结构，辅助导流结构与第二进气通道连通，通过吹扫防腐蚀气体实现了对旋转盘以及冷却盘的防腐蚀保护；

通过辅助导流结构和边缘导流结构实现了对承载组件的中心和边缘的吹扫，控制方式更准确，减少防腐蚀气体的吹扫量，降低成本。此外，导流板和保温座组成的结构覆盖在冷却盘以及旋转盘上，可以有效改善冷却盘和旋转盘的温度变化，保证腔室本体底部温度的均匀性。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明所提供的所述反应腔室的结构示意图；

图2为本发明所提供的所述反应腔室的局部结构示意图；

图3为本发明所提供的所述导流板的第一种实施方式结构示意图；

图4为本发明所提供的所述导流板的第一种实施方式的剖面结构示意图；

图5为本发明所提供的所述导流板的第二种实施方式结构示意图；

图6为本发明所提供的所述导流板的第二种实施方式的剖面结构示意图。

附图标记说明

1：冷却盘2：导流板

3：旋转盘4：保温座

5：第一进气通道6：第二进气通道

7：腔室本体8：边缘导流结构

9：密封圈10：环形通道

11：第一导流通道12：第二导流通道

13：螺钉14：定位环

15：第三导流通道16：第四导流通道

17：第五导流通道18：第六导流通道

21：折边板22：环状主体板

23：环形凸起

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

作为本发明第一个方面，提供了一种反应腔室，如图1和图2所示，包括腔室本体7，其中，所述反应腔室还包括旋转盘3、套设在旋转盘3外周的导流板2、以及位于旋转盘3下方的冷却盘1。

冷却盘1上设有相连通的环形通道10和第一进气通道5，环形通道10的靠近冷却盘1外边缘的侧壁与导流板2的外周壁之间、导流板2的顶壁与腔室本体7的底壁之间共同形成边缘导流结构8，防腐蚀气体能由第一进气通道5经边缘导流结构8进入腔室本体7。

如上，反应腔室包括腔室本体7，在腔室本体7的底部设置有旋转盘3以及设置在旋转盘3下方的冷却盘1，导流板2套设在旋转盘3外周，即旋转盘3与导流板2同层且均位于冷却盘1上方。

由于反应腔室主要用于执行硅片的氧化工艺，因此在腔室本体7内会通入具有腐蚀性的工艺气体，而通常情况下，冷却盘1由金属材料制成，若冷却盘1直接暴露在具有工艺气体中会被腐蚀，因此，在本发明中，在冷却盘1的上方设置有导流板2、旋转盘3用以隔绝工艺气体。

此处，需要说明的是，旋转盘3通常也是由金属材料制成，因此也可能会被工艺气体腐蚀，对于旋转盘3防腐蚀保护将在后续具体描述，在此先不赘述。

进一步地，如上，在冷却盘1的外边缘设置有边缘导流结构8，并且边缘导流结构8与第一进气通道5连通，第一进气通道5输出的防腐蚀气体经由边缘导流结构8吹向腔室本体7，由于防腐蚀气体的吹扫，在冷却盘1的边缘环形通道10上方形成“气体正压”，隔绝工艺气体使其不能进入环形通道10，从而防止工艺气体对冷却盘1边缘的腐蚀。冷却盘1的具体形式可以为水冷盘。

需要说明的是，制造导流板2的材料为耐腐蚀材料，例如，耐腐蚀材料可以为石英。

在本发明中，如图1和图2所示，还包括定位件和位于腔室本体7内的保温座4，保温座4与旋转盘3连接，且保温座4在朝向导流板2的一侧边缘处设有定位件，定位件上设有环形凹槽，其中，导流板2上设有能容纳在环形凹槽中的环形凸起23，冷却盘1的顶壁与旋转盘3的底壁之间、定位件与环形凸起23之间共同形成辅助导流结构；辅助导流结构与第二进气通道6连通，防腐蚀气体能由第二进气通道6经辅助导流结构进入腔室本体7。

如上，在旋转盘3上方设置保温座4，用于将旋转盘3与工艺气体隔绝以保护旋转盘3免于被工艺气体腐蚀。

需要说明的是，保温座4由耐腐蚀材料制成，作为一种优选地实施方式，耐腐蚀材料可以为石英。

在上述结构中，虽然保温座4对旋转盘3的主体进行了隔绝保护，但是旋转盘3的边缘仍然会与工艺气体接触，从而存在被腐蚀的情况，为此，在本发明中，在保温座4在朝向导流板2的一侧边缘处设有定位件，具体地，如上，定位件的环形凹槽与环形凸起23之间、以及冷却盘1的顶壁与旋转盘3的底壁之间共同形成为辅助导流结构，第二进气通道6输出的防腐蚀气体通过辅助导流结构吹向腔室本体7，由于防腐蚀气体的吹扫，在旋转盘3的边缘形成“气体正压”，从而隔绝工艺气体，避免工艺气体对旋转盘3的边缘造成腐蚀，以及进一步地，避免工艺气体经由旋转盘3的边缘进入到旋转盘3与冷却盘1之间的间隔缝隙内，从未保护旋转盘3、冷却盘1主体不被腐蚀。

需要解释的是，“气体正压”指的是从边缘导流结构、或者辅助导流结构吹向腔室本体的防腐蚀气体的压力大于腔室本体内的工艺气体的压力。

在本发明中，作为一种优选地实施方式，如图2、图3和图4所示，导流板2包括环状主体板22、折边板21和环形凸起23，其中，环状主体板22外边缘向上弯折后再沿其径向向外延伸形成折边板21，环状主体板22内边缘处设有环形凸起23。

当然，本发明对于导流板2的结构不做具体限定，例如，作为另一种可选地实施方式，如图5和图6所示，导流板2包括沿导流板2的轴向依次设置且位于环状主体板22上方的第一折叠部、第二折叠部和第三折叠部；第一折叠部、第二折叠部和第三折叠部共同形成为折边板21，第一折叠部的下端面与环状主体板的外边缘的上表面连接，第一折叠部的上端面与第二折叠部的下端面相连接，第二折叠部的上端面与第三折叠部的下端面连接，第三折叠部的上端面形成为折边板21的上端面，且第三折叠部的外径大于第二折叠部的外径，第二折叠部的外径大于第一折叠部的外径，第一折叠部的外径大于主体板的外径，以使得折边板21与环状主体板22的外边缘形成层叠结构。

如上的两种实施方式中，在导流板2的外边缘设置折边板21以形成层叠结构，可以增强导流板2的外边缘的机械强度和抗压弹性，防止损坏，此外，还可以利用层叠结构对边缘导流结构、辅助导流结构进行优化，更有利于防腐蚀气体的流通，在保证形成“气体正压”的前提下降低防腐蚀气体的吹扫量，从而减少防腐蚀气体在腔室本体内的分压，降低防腐蚀气体对工艺结果的影响，同时也可以降低工艺过程的成本。

以上，本发明所提供的反应腔室，在腔室本体底部边缘设置边缘导流结构、在腔室本体底部中心设置辅助导流结构，通过上述两种导流结构实现了防腐蚀气体的边缘、中心分别吹扫，控制方式精确，更有利于对冷却盘以及旋转盘的防腐蚀保护。

进一步地，如图1所示，导流板2和保温座4组成的结构覆盖在冷却盘1以及旋转盘3上，可以有效改善冷却盘1和旋转盘3的温度变化，保证腔室本体7底部温度的均匀性。具体地，冷却盘1和旋转盘3由金属材料制成，当腔室本体7的温度较高(800c°以上)时，位于腔室本体7底部的冷却盘1和旋转盘3的热传导率较高，温度变化速率较快，不利于腔室本体7对晶圆的热处理工艺(例如，氧化工艺)执行，而导流板2和保温座4由石英制成，热传导率相较于金属低，温度变化速率较慢，因此，利用导流板2和保温座4组成的结构覆盖在冷却盘1以及旋转盘3上，可以有效改善冷却盘1和旋转盘3的温度变化，保证腔室本体7底部温度的均匀性。

在本发明中，作为一种优选地实施方式，如图2所示，冷却盘1上表面凹陷形成环形通道10，环形通道10包括通道底壁、靠近冷却盘1外边缘的第一环形侧壁以及与第一环形侧壁相对的第二环形侧壁，其中，第一环形侧壁与折边板21的外周壁之间形成第一导流通道11，折边板21的顶壁对应的与腔室本体7的底壁之间形成第二导流通道12，第一导流通道11和第二导流通道12相连通形成边缘导流结构8。

进一步地，基于上述优选地实施方式，本发明提供了第一导流通道11和第二导流通道12给出了一组关键位置的尺寸参数，具体地，第一导流通道11的宽度a的取值范围是0.1mm～0.3mm；第二导流通道12宽度b的取值范围是0.4mm～0.6mm。

需要说明的是，a的尺寸可以通过加工和装配保证，a的尺寸选为上述0.1mm～0.3mm可以最大程度地优化边缘导流结构，有利于防腐蚀气体在边缘导流结构内的流通，在保证吹扫效果的情况下，极大地降低防腐蚀气体的流量，以减低防腐蚀气体在腔室本体内的分压，进而降低防腐蚀工艺气体对工艺结果的影响。

在本发明中，如图1和图2所示，第一进气通道5的一端连接至通道底壁，另一端连接进气管路。

需要说明的是，进气管路连接至防腐蚀气体源，防腐蚀气体源用于提供防腐蚀气体，防腐蚀气体通过第一进气通道5、边缘导流结构吹向腔室本体7内，以实现对冷却盘1的边缘防腐蚀保护。

作为一种优选地实施方式，防腐蚀气体可以为氮气；其中，图1和图2中虚线箭头所示为防腐蚀气体的流动方向。

在本发明中，如图2所示，定位件包括定位环14，定位环14上设有环形凹槽，环形凹槽远离中心的一个槽侧壁边缘沿定位环14径向向外延伸形成第一延伸板，环形凹槽靠近中心的一个槽侧壁边缘沿定位环14径向向内延伸形成第二延伸板，由于定位环14的中心和环形凹槽的中心重合，此处的中心是指环形凹槽或定位环14的中心，其中，

冷却盘1的部分顶壁与对应的旋转盘3的底壁之间形成第三导流通道15，第二延伸板与环状主体板22的顶壁形成第四导流通道16，环形凹槽与环形凸起23之间形成第五导流通道17，第一延伸板与环状主体板22的顶壁形成第六导流通道18；

第三导流通道15、第四导流通道16、第五导流通道17以及第六导流通道18依次连通形成辅助导流结构；

第三导流通道15与第二进气通道6相连通。

如上，在导流板2靠近腔室本体底部中心的一侧，形成有辅助导流结构，在该辅助导流结构中，第六导流通道18的出口作为辅助导流结构的出口与腔室本体连通，第三导流通道15的入口作为辅助导流结构的入口与第二进气通道6相连通，而第二进气通道6连接至防腐蚀气体源，从而防腐蚀气体通过第二进气通道6、辅助导流结构最终吹向腔室本体7，从而实现对冷却盘1、旋转盘3的保护，具体过程在前述部分已经具体描述，在此不再赘述。

需要说明的是，定位件还包括螺钉，具体地，定位环14位于保温板4朝向环形凸起23一侧并与保温板4的边缘连接，在定位环14上设置有通孔，螺钉穿过通孔与旋转盘3的边缘抵接，从而实现保温座4与旋转盘3的位置相对固定，保证位于保温座4上方的晶舟的稳定性，进而使得反应腔室在极端的环境(例如，地震多发的环境)中也能够平稳的运行，保证对晶圆的热处理工艺执行。

由于螺钉直接暴露在工艺气体中，因此，为了延长螺钉的寿命，作为本发明一种优选地实施方式，螺钉可以采用耐腐蚀材料制造，例如，耐腐蚀材料可以为石英。

此外，作为本发明一种优选地实施方式，如图2所示，第三导流通道15的沿冷却盘1轴向的高度尺寸e范围是2.5mm～4.5mm，第四导流通道16、第六导流通道18沿冷却盘1轴向的高度尺寸d范围是0mm＜d＜1mm；第五导流通道17沿冷却盘1轴向的高度尺寸c范围是0mm＜c＜1mm。

需要说明的是，e选取为2.5mm～4.5mm可以使得第六导流通道18的出口向腔室本体7吹扫的防腐蚀气体分布更均匀。

进一步地，在本发明中，如图2所示，腔室本体7的底壁边缘处设有第一进气缝隙(图中未示出)，边缘导流结构8与第一进气缝隙相连通。

为了进一步地对冷却盘1、以及旋转盘3的保护，腔室本体7的底壁覆盖导流板2，容易理解的是，在腔室本体7的底壁边缘处设有第一进气缝隙，边缘导流结构8与第一进气缝隙相连通，以使防腐蚀气体经由第一进气缝隙吹进腔室本体7，从而实现对冷却盘1边缘的保护。

进一步地，如图2所示，在腔室本体7的底壁边缘处设有第二进气缝隙，辅助导流结构与第二进气缝隙相连通，以使防腐蚀气体经由第二进气缝隙吹进腔室本体7，从而实现对冷却盘1、以及旋转盘3的保护。

在本发明中，如图2所示，冷却盘1上还设有容纳槽，腔室本体7通过位于容纳槽内的密封圈9与冷却盘1密封连接。

如上，设置密封圈9的作用是对腔室本体7的底壁端面与冷却盘1的外边缘上表面之间的间隙实现密封，以保证腔室本体7处于密封的工艺环境。

作为本发明第二个方面，提供了一种半导体热处理设备，其中，半导体处理设备包括本发明所提供的反应腔室，该半导体热处理设备包括但不限于立式炉。

本发明提供的反应腔室包括导流板，导流板包括折边板和环形凸起，其中，折边板与腔室本体底壁、冷却盘的外边缘形成边缘导流结构，边缘导流结构与第一进气通道连通，通过吹扫防腐蚀气体实现了对冷却盘的边缘的防腐蚀保护；进一步地，环形凸起与定位环上的环形凹槽配合形成辅助导流结构，辅助导流结构与第二进气通道连通，通过吹扫防腐蚀气体实现了对旋转盘以及冷却盘的防腐蚀保护；通过辅助导流结构和边缘导流结构实现了对承载组件的中心和边缘的吹扫，控制方式更准确，减少防腐蚀气体的吹扫量，降低成本。此外，导流板和保温座组成的结构覆盖在冷却盘以及旋转盘上，可以有效改善冷却盘和旋转盘的温度变化，保证腔室本体底部温度的均匀性。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。