输送装置及自动输送系统

技术领域

本申请涉及反应源输送技术领域，特别是涉及一种输送装置及自动输送系统。

背景技术

在ALD/PEALD、CVD/PECVD等常见的薄膜沉积技术中，通常会涉及到将一种或者多种化学反应物(即反应源)馈入到反应腔体中，发生反应，在衬底表面形成薄膜。

现有技术中，对反应源的输送，通常是通过惰性气体经过反应源瓶(tank)携带反应源蒸汽，通过相应的管道、阀门等输送系统进入反应腔，或者通过气体推送反应源液体进入蒸发器，形成蒸汽后通过载气携带反应源蒸汽进入反应腔。

然而，随着衬底表面微观结构越来越复杂，需要镀膜的面积大小越来越大，传统的反应源输送方式已经无法满足现有的镀膜速度。

发明内容

基于此，本申请针对现有反应源输送方式无法满足现有的镀膜速度和质量的问题，提出了一种输送装置及自动输送系统，该输送装置及自动输送系统能够自动且快速的运送反应源至反应腔内，从而实现快速镀膜。

一种输送装置，包括：

主体，其内部具有用于输送第一介质的输送通道，所述输送通道的出口与所述反应装置连通；

旁通管，与所述输送通道连通，所述旁通管用于输送第二介质；

其中，所述输送通道具有用于产生负压的第一功能段，且所述旁通管与所述第一功能段连通，第二介质在所述功能段产生的负压作用下通过所述旁通管吸入所述输送通道。

如此，旁通管内的第二介质，在第一功能段产生的负压作用下，被自动且快速的吸入输送通道内并随第一介质一起从输送通道的出口进入反应装置内，以满足反应装置的后续工艺要求。

在实际的ALD/PEALD或CVD/PECVD应用中，可以操作第二介质构造为反应装置所需的反应源，通过第一功能段负压作用，将其吸入输送通道内，并与第一介质一起进入反应装置内，第二介质作为反应源参与反应，从而在反应腔内可以进行薄膜沉积，而第一介质进入反应腔内，可以不参与反应腔内的沉积反应，

在其中一个实施例中，所述第一功能段内流动的第一介质的流量及压力可调，以改变所述第一功能段产生的负压压力的大小。通过控制第一功能段的负压压力，可以控制通过旁通管进入输送装置内的第二介质的输送量，从而根据实际需求，输送对应量的第二介质进入反应装置，以避免反应源量不足或者过剩的情况。

在其中一个实施例中，沿所述第一介质的流动方向，所述第一功能段的内径呈渐缩设置。由于第一功能段的内径逐渐缩小，使得压强增大，产生负压作用，将第二介质吸入输送通道内，而后，第一介质和第二介质共同从出口离开主体。

如此，本申请的主体和旁通管能够形成文丘里结构，能够高效快速地将第二介质输送至反应装置，同时避免第二介质停留在输送装置内产生颗粒沉积，影响第二介质的输送效率。

在其中一个实施例中，所述输送通道还具有第二功能段，沿所述输送通道内的流动方向、所述第二功能段设于所述第一功能段的下游且所述第二功能段的内径呈渐扩设置。液体被第一功能段吸入输送管道之后，在经过第二功能段的时候，随着第二功能段的渐扩，将第二介质的变化过程看为等焓过程，第二介质的压力逐渐降低，第二介质在流动的过程中由液态变为气态，从而完成气化。

在其中一个实施例中，所述旁通管的出口位于所述第一功能段和第二功能段之间，提高液体气化效率。

在其中一个实施例中，所述输送通道还包括作用腔，沿所述第一介质的流动方向，所述作用腔连通于所述第一功能段和第二功能段之间，所述第一功能段在所述作用腔内产生所述负压，所述旁通管与所述作用腔连通；并且，所述作用腔的流通面积大于所述第一功能段的流通面积。

在其中一个实施例中，所述输送装置还包括控制阀，所述控制阀设于所述主体与所述反应装置之间以开启或关闭所述输送通道，以实现对第二介质的输送和切断。

根据本申请的另一方面，提供一种自动输送系统，包括反应源瓶及上述任一实施例中的输送装置；所述反应源瓶用于承载第二介质且与所述旁通管连通。

在其中一个实施例中，所述自动输送系统还包括补气装置，所述补气装置与所述反应源瓶连通并向其内部补气。补气装置与反应源瓶连通并向其内部补气，以保持反应源瓶内的压力稳定,以保证能够持续稳定地向反应装置200内通入第二介质。

在其中一个实施例中，所述自动输送系统还包括补液装置，所述补液装置与所述反应源瓶连通并向其内部补充所述第二介质。在输送装置向反应装置内输送第二介质内的过程中，能够及时补充反应源瓶内的第二介质，从而实现反应源的持续供给。

在其中一个实施例中，所述自动输送系统还包括加热装置，所述加热装置用于对输送通道内的第二介质进行加热。加热装置用于对输送通道内的第二介质进行加热，避免在输送通道内气化的第二介质由于接触到主体的壁面产生冷凝的现象，从而加热提高第二介质的温度，以避免第二介质冷凝滞留在输送通道内，以提高第二介质的传输效率。

上述输送装置，与反应装置连通，用于运输反应源至反应装置内。具体地，通过输送通道内的第一介质，通过第一功能段产生负压，旁通管内的第二介质，在第一功能段产生的负压作用下，被自动且快速的吸入输送装置内并运往反应装置内，以满足反应装置的后续工艺要求。

附图说明

图1为本申请一些实施例提供的自动输送系统的结构示意图；

图2为本申请一些实施例提供的输送装置的结构示意图；

图3为图1中提供的输送装置的剖面示意图；

图4为本申请一些实施例提供的输送装置的结构示意图；

图5为图3中提供的输送装置的剖面示意图。

附图标记：1000、自动输送系统；100、输送装置；10、主体；11、输送通道；111、入口；112、出口；113、第一功能段；114、第二功能段；115、作用腔；20、旁通管；30、控制阀；200、反应装置；210、反应腔；300、反应源瓶；400、补气装置；500、补液装置。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，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，也可以是电连接；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。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

正如背景技术，在ALD/PEALD(等离子原子沉积镀膜)或CVD/PECVD(等离子化学气相沉积镀膜)等常见的薄膜沉积技术中，通常会涉及到将一种或者多种化学反应物(即反应源)馈入到反应腔体中并在反应腔体内发生反应，以衬底表面形成薄膜。

对反应源的输送，反应源通常是通过惰性气体经过反应源瓶(tank)携带反应源蒸汽，通过相应的管道、阀门等输送系统进入反应腔；或者通过气体推送反应源液体进入蒸发器后，形成蒸汽后通过载气携带反应源进入反应腔。

然而，随着衬底表面微观结构越来越复杂，需要镀膜的面积大小越来越大，传统的反应源输送方式已经无法满足现有的镀膜速度，需要一种能够哦在短时间内(<1s,甚至几十ms内)快速将反应源输入到反应腔内的装置。

为了解决上述问题，参阅图1至图2，本申请提供了一种自动输送系统1000，包括输送装置100，输送装置100能够快速地将反应源传输至反应装置200的反应腔210内，以进行沉积镀膜或者其他工艺操作。

具体地，参阅图2至图5，输送装置100包括主体10及旁通管20，主体10内部具有用于输送第一介质的输送通道11，输送通道11的出口112与反应装置200连通，旁通管20与输送通道11连通且用于输送第二介质。其中，输送通道11具有用于产生负压的第一功能段113，旁通管20与第一功能段113连通，第二介质在第一功能段113产生的负压作用下通过旁通管20被吸入输送装置100。

如此，旁通管20内的第二介质，在第一功能段113产生的负压作用下，被自动且快速的吸入输送通道11内并随第一介质一起从输送通道11的出口112进入反应装置200内，以满足反应装置200的后续工艺要求。

在实际的ALD/PEALD或CVD/PECVD应用中，可以操作第二介质构造为反应装置200所需的反应源，通过第一功能段113负压作用，将其吸入输送通道11内，并与第一介质一起进入反应装置200内，第二介质作为反应源参与反应，从而在反应腔210内可以进行薄膜沉积，而第一介质作为载气进入反应腔210内，不参与反应腔210内的沉积反应，优选地，可以采用惰性气体。

具体地，第一功能段113是指输送通道11的一部分，第一介质能够在途经该处时在输送通道11内产生负压作用，而旁通管20的出口则直接与产生负压作用的区域连通，从而将第二介质高效快速的吸入输送通道11内。

在其中一个实施例中，第一功能段113内流动的第一介质的流量及压力可调，以改变第一功能段113产生的负压压力的大小，通过控制第一功能段113的负压压力，可以控制通过旁通管20进入输送装置100内的第二介质的输送量，从而根据实际需求，输送对应量的第二介质进入反应装置200，以避免反应源量不足或者过剩的情况。

具体地，控制流入输送通道11内的第一介质的流量或压力变小，则第一功能段113处产生的负压压力随之变小，此时能够进入输送装置100的第二介质的输送量变小。同样地，控制流入第输送通道11内内的第一介质的流量或压力变大，则第一功能段113处产生的负压压力随之变大，此时能够进入输送装置100的第二介质的输送量变大。

在其中一个实施例中，沿输送通道11内的第一介质的流动方向，第一功能段113的内径呈渐缩设置。

输送通道11具有入口111和出口112，第一介质从其入口111进入输送通道11内，并沿输送通道11的延伸方向流动至第一功能段113，由于第一功能段113的内径逐渐缩小，使得压强增大，产生负压作用，将第二介质吸入输送通道11内，而后，第一介质和第二介质共同从出口112离开主体10。

如此，本申请的主体10和旁通管20能够形成文丘里结构，高效快速地将第二介质输送至反应装置200，同时避免第二介质停留在输送装置100内产生颗粒沉积，影响第二介质的输送效率。

具体地，从第二管道内吸入的第二介质可以为气体或液体，当反应装置200所需要的反应源为气体，而第二介质为液体时，需要将第二介质在输送装置100内进行气化，为了解决上述问题，输送通道11还具有第二功能段114，沿输送通道11内第一介质的流动方向、第二功能段114设于第一功能段113的下游且第二功能段114呈渐扩设置。

液体首先被第一功能段113产生的负压作用吸入，并跟随第一介质继续流动进入第二功能段，随着第二功能段114的渐扩，第二介质的压力逐渐降低，在流动的过程中由液态变为气态，从而完成气化。

从而使得本申请提供的输送装置100，不仅仅能够实现对第二介质的自动快速输送，还能够将液态的第二介质，转化为气态的第二介质。

在其中一个实施例中，旁通管20的出口位于第一功能段113和第二功能段114之间，此时在第一功能段113将第二介质吸入输送通道11内时，第二介质处于第一功能段113的最窄处，之后沿着主体10内输送通道11进入第二功能段114，通过第二功能段114的渐扩，逐渐气化，使其高效地转化为气态。

具体地，参阅图2及图3，可以使得第一功能段113的最窄处和第二功能段114的最窄处连接，第一介质进入第一功能段113并从第一功能段113的最宽处流向最窄处，并在最窄处位置产生负压，负压作用下第二介质被抽入输送通道11后，随着第一介质继续流动，从而从第二功能段114的最窄处进入第二功能段114，并伴随着第二功能段114的渐扩，产生气化。

在一些实施例中，第一功能段113和第二功能段114的最窄处可设置为1mm-2mm左右，以保证第一功能段113和第二功能段114的有效性。

在其他实施例中，也可以通过其他连接形式连接第一功能段113和第二功能段114，例如，参阅图4及图5，输送通道11还包括作用腔115，沿第一介质的流动方向，作用腔115连通于第一功能段113和第二功能段113之间，旁通管20与作用腔115连通，第一介质进入第一功能段113并从第一功能段113的最宽处流向最窄处并从最窄处流到作用腔115内，由于第一功能段113的最窄处与作用腔115连通，此时作用腔115内产生负压，负压作用下第二介质被抽入作用腔115内，随着第一介质继续流动，第一介质和第二介质离开作用腔115，从第二功能段114的最窄处进入第二功能段114，并伴随着第二功能段114的渐扩，产生气化。

具体地，作用腔115的流通面积大于第一功能段113的流通面积，形成一较大的容纳空间，以能够大量的吸入第二介质，以保证第二介质的输送速度。

在其中一个实施例中，输送装置100还包括控制阀30，控制阀30设于主体10与反应装置200之间以开启或关闭输送通道11。在实际应用中，可以使用快速隔膜阀，快速隔膜阀的响应时间较快，能够快速开启或者关闭输送通道11，以实现对第二介质的输送和切断。

根据本申请的另一方面，还提供一种自动输送系统1000，包括上述任一实施例中的输送装置100。由于自动输送系统1000具有上述任一实施例中提供的输送装置100的全部技术特征，故其具有与上述的输送装置100相同的技术效果。

进一步地，自动输送系统1000还包括反应源瓶300，反应源瓶300用于承载第二介质且与旁通管20连通，输送装置100用于将反应源瓶300内的第二介质送入反应装置200内。

具体地，第一介质与输送通道11的入口111连通，反应源瓶300与旁通管20连通，第一介质在输送通道11内流动的同时将反应源瓶300中的第二介质快速地吸入输送通道11内并随第一介质一起送入反应装置200内，并且还能够通过调节通入输送通道11的第一介质的流量和压力，对第二介质的输送量进行精确控制和调整。

可以理解地，若反应源瓶300内的压力在初始时为P1,则随着第二介质的输送，反应源瓶300内的压力会逐渐的小于P1，在输送到一定程度时，当反应源瓶300内压力过小，此时即使存在第一功能段113的负压作用，第二介质仍然无法进入输送通道11，为了避免上述情况的产生，在其中一个实施例中，参阅图1，自动输送系统1000还包括补气装置400，补气装置400与反应源瓶300连通并向其内部补气，以保持反应源瓶300内的压力稳定在P1,以保证能够持续稳定地向反应装置200内通入第二介质。

在其中一个实施例中，自动输送系统1000还包括补液装置500，补液装置500与反应源瓶300连通并向其内部补充第二介质，在输送装置100向反应装置200内输送第二介质内的过程中，能够及时补充反应源瓶300内的第二介质，从而实现反应源的持续供给。

具体地，在补液装置500向反应源瓶300内补充第二介质的同时，需要通过补气装置400的控制，从而使得反应源瓶300内的压力恒定。

在其中一个实施例中，自动输送系统1000还包括加热装置(图中未示出)，加热装置用于对输送通道11内的第二介质进行加热，避免在输送通道11内气化的第二介质由于接触到主体10的壁面产生冷凝的现象，从而加热提高第二介质的温度，以避免第二介质冷凝滞留在输送通道11内，以提高第二介质的传输效率。

如此，本申请提供的自动输送系统1000，通过第一功能段113形成的负压作用，使得第二介质能够自动进入输送通道11，并随着第一介质进入反应腔210内，通过第一介质的流量和压力的控制，对第二介质的输送量进行调整，并且，通过补气装置400和补液装置500的控制，实现第二介质的持续输送，从而使得本申请提供的自动输送系统1000能够实现对反应源的自动、快速输送。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。