半导体工艺炉的炉门及半导体工艺炉

技术领域

本发明涉及半导体设备技术领域，具体地，涉及一种半导体工艺炉的炉门及半导体工艺炉。

背景技术

如图1所示，现有的一种低压化学气相沉积(Low PressureChemical VaporDeposition，简称LPCVD)工艺所使用的立式工艺炉包括炉体和炉门11，炉体包括立式炉管12和基座13，立式炉管12设置在基座13上，并与基座13之间密封，炉门11能够承载用于承载晶圆的晶舟14升降，炉门11朝向基座13的一面设置有密封圈，炉门11中还设置有与密封圈相对设置的呈环状的水冷通道。在半导体工艺中，炉门11承载晶舟14上升，使晶舟14处于立式炉管12内，并使密封圈与基座13的底面贴合，以借助密封圈对炉门11与基座13之间进行密封，使立式炉管12内形成满足半导体工艺需求的密封空间，水冷通道通有冷却水，以对炉门11的设置有密封圈的部分进行冷却，使密封圈在可耐受温度范围内工作。

但是，由于水冷通道分布不均匀，且炉门11在工艺炉的最底部，

距离热源较远，导致在例如氮化物(Nitride)工艺中，当处于温度较低的阶段时，炉门11可能会出现温度过低的部分，导致例如工艺副产物氯化铵(NH

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种半导体工艺炉的炉门及半导体工艺炉，其能够减少工艺副产物冷凝颗粒及金属离子的产生，从而改善工艺结果，并能够延长零部件的使用寿命，提高工艺炉的利用率。

为实现本发明的目的而提供一种半导体工艺炉的炉门，所述炉门包括炉门本体、加热部件和检测组件，所述炉门本体用于对所述半导体工艺炉的炉体进行密封，所述炉门本体中设置有气冷通道，所述气冷通道均匀分布在所述炉门本体中，所述气冷通道用于供预设温度的冷却气体通入，所述冷却气体包括在所述预设温度下为气态的工艺副产物；

所述检测组件用于检测所述气态的工艺副产物是否在所述气冷通道中冷凝；

所述加热部件设置在所述炉门本体上，用于在所述检测组件检测到所述气态的工艺副产物在所述气冷通道中冷凝时，对所述炉门本体进行加热，直至所述工艺副产物恢复为气态。

可选的，所述气冷通道沿所述炉门本体的周向呈螺旋状的均匀分布在所述炉门本体中。

可选的，所述炉门本体包括气冷盘和盖板，所述气冷盘背离所述炉体内部的一面开设有气冷凹槽，所述气冷凹槽均匀分布在所述气冷盘中，所述盖板盖设在所述气冷盘背离所述炉体内部的一面，以覆盖所述气冷凹槽形成所述气冷通道。

可选的，所述炉门还包括进气连接件和排气连接件，所述进气连接件与所述气冷通道连通，并用于与所述冷却气体的进气管连通，所述排气连接件与所述气冷通道连通，并用于与所述冷却气体的排气管连通。

可选的，所述工艺副产物为NH

可选的，所述检测组件包括限流部件和流量检测部件，所述限流部件设置在所述气冷通道中，用于限制冷凝于所述气冷通道中的所述工艺副产物在所述气冷通道中流动，所述流量检测部件用于对所述气冷通道的流量进行检测，在检测到所述流量低于预设阈值时，确定所述气态的工艺副产物在所述气冷通道中冷凝。

可选的，所述限流部件包括限流本体，所述限流本体固定设置在所述气冷通道中，且所述限流本体的轮廓与所述气冷通道的内周壁相配合，所述限流本体中开设有限流孔，所述限流孔用于限制冷凝于所述气冷通道中的所述工艺副产物在所述气冷通道中流动。

可选的，所述限流孔的孔径的范围为0.1mm-1mm。

可选的，所述限流部件的数量为多个，多个所述限流部件沿所述气冷通道的螺旋状间隔设置，且处于螺旋状的所述气冷通道的同一径向上。

可选的，所述气冷盘朝向所述炉体内部的一面开设有呈环状的密封槽，所述密封槽内设置有密封圈，所述密封圈用于与所述炉体接触，对所述炉体与所述炉门之间进行密封。

本发明还提供一种半导体工艺炉，包括炉体和如本发明提供的所述半导体工艺炉的炉门，所述炉体用于进行半导体工艺，所述炉门用于对所述炉体进行密封。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的半导体工艺炉的炉门，通过在炉门本体中设置气冷通道，并使气冷通道均匀分布在炉门本体中，可以通过向气冷通道中通入预设温度的冷却气体，以在半导体工艺处于高温阶段时，能够借助冷却气体对炉门本体进行均匀的冷却，降低炉门本体受高温腐蚀的概率，从而能够减少金属离子的产生，并且，由于冷却气体包括在预设温度下为气态的工艺副产物，也就是说，通入至气冷通道中的冷却气体的预设温度高于工艺副产物冷凝的温度，这样在半导体工艺处于高温阶段时，可以避免炉门本体的温度因受冷却气体的冷却而降低至低于或等于工艺副产物冷凝的温度，从而能够减少炉门本体上工艺副产物冷凝颗粒的产生，并且，通过设置检测组件检测通入至气冷通道中的气态的工艺副产物是否在气冷通道中冷凝，并通过在炉门本体上设置加热部件，以在半导体工艺处于低温阶段，当炉门本体的温度因受冷却气体的冷却而降低至低于或等于工艺副产物冷凝的温度时，能够借助加热部件对炉门本体进行加热，使炉门本体的温度维持在高于工艺副产物冷凝的温度，从而能够减少炉门本体上工艺副产物冷凝颗粒的产生，并且，由于在半导体工艺过程中，炉门本体总是能够处于稳定的温度，可以避免由于炉门本体的温度冷热变化较大，而导致炉门上的零部件的使用寿命较低，从而能够延长零部件的使用寿命，综上所述，本发明提供的半导体工艺炉的炉门能够减少工艺副产物冷凝颗粒及金属离子的产生，从而能够改善工艺结果，并能够延长零部件的使用寿命，从而能够提高工艺炉的利用率。

本发明提供的半导体工艺炉，借助本发明提供的半导体工艺炉的炉门对炉体进行密封，能够减少工艺副产物冷凝颗粒及金属离子的产生，从而改善工艺结果，并能够延长零部件的使用寿命，提高工艺炉的利用率。

附图说明

图1为现有的一种立式工艺炉的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的半导体工艺炉的炉门的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的半导体工艺炉的炉门的侧视结构示意图；

图4为本发明实施例提供的半导体工艺炉的炉门的气冷盘的仰视结构示意图；

图5为本发明实施例提供的半导体工艺炉的炉门的气冷盘的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的半导体工艺炉的炉门的限流部件的结构示意图；

附图标记说明：

11-炉门；12-立式炉管；13-基座；14-晶舟；2-炉门；21-炉门本体；211-气冷盘；212-盖板；22-加热部件；23-气冷通道；24-气冷凹槽；25-进气连接件；26-排气连接件；27-限流部件；271-限流本体；272-限流孔；28-密封圈。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的半导体工艺炉的炉门及半导体工艺炉进行详细描述。

如图2和图3所示，本发明实施例提供一种半导体工艺炉的炉门2，炉门2包括炉门本体21、加热部件22(Cap Heater)和检测组件，炉门本体21用于对半导体工艺炉的炉体进行密封，炉门本体21中设置有气冷通道23，气冷通道23均匀分布在炉门本体21中，气冷通道23用于供预设温度的冷却气体通入，冷却气体包括在预设温度下为气态的工艺副产物；检测组件用于检测气态的工艺副产物是否在气冷通道23中冷凝；加热部件22设置在炉门本体21上，用于在检测组件检测到气态的工艺副产物在气冷通道23中冷凝时，对炉门本体21进行加热，直至工艺副产物恢复为气态。

本发明实施例提供的半导体工艺炉的炉门2，通过在炉门本体21中设置气冷通道23，并使气冷通道23均匀分布在炉门本体21中，可以通过向气冷通道23中通入预设温度的冷却气体，以在半导体工艺处于高温阶段时，能够借助冷却气体对炉门本体21进行均匀的冷却，降低炉门本体21受高温腐蚀的概率，从而能够减少金属离子的产生，并且，由于冷却气体包括在预设温度下为气态的工艺副产物，

也就是说，通入至气冷通道23中的冷却气体的预设温度高于工艺副产物冷凝的温度，这样在半导体工艺处于高温阶段时，可以避免炉门本体21的温度因受冷却气体的冷却而降低至低于或等于工艺副产物冷凝的温度，从而能够减少炉门本体21上工艺副产物冷凝颗粒的产生，并且，通过设置检测组件检测通入至气冷通道23中的气态的工艺副产物是否在气冷通道23中冷凝，并通过在炉门本体21上设置加热部件22，以在半导体工艺处于低温阶段，当炉门本体21的温度因受冷却气体的冷却而降低至低于或等于工艺副产物冷凝的温度时，能够借助加热部件22对炉门本体21进行加热，使炉门本体21的温度维持在高于工艺副产物冷凝的温度，从而能够减少炉门本体21上工艺副产物冷凝颗粒的产生，并且，由于在半导体工艺过程中，炉门本体21总是能够处于稳定的温度，可以避免由于炉门本体21的温度冷热变化较大，而导致炉门2上的零部件的使用寿命较低，从而能够延长零部件的使用寿命，综上所述，本发明实施例提供的半导体工艺炉的炉门2能够减少工艺副产物冷凝颗粒及金属离子的产生，从而能够改善工艺结果，并能够延长零部件的使用寿命，从而能够提高工艺炉的利用率。

以氮化物(Nitride)低压化学气相沉积工艺为例进行说明，该工艺产生的工艺副产物为氯化铵(NH

在本发明一优选实施例中，气冷通道23可以沿炉门本体21的周向呈螺旋状的均匀分布在炉门本体21中。

这样可以实现气冷通道23均匀分布在炉门本体21中，使通入至气冷通道23中的冷却气体能够均匀的对炉门本体21进行冷却。

如图2-图4所示，在本发明一优选实施例中，炉门本体21可以包括气冷盘211和盖板212，气冷盘211背离炉体内部的一面开设有气冷凹槽24，气冷凹槽24均匀分布在气冷盘211中，盖板212盖设在气冷盘211背离炉体内部的一面，以覆盖气冷凹槽24形成气冷通道23。

也就是说，气冷通道23是通过在气冷盘211上开设气冷凹槽24，再通过将盖板212盖设在气冷盘211背离炉体内部的一面，并覆盖气冷凹槽24形成的。

如图4所示，可选的，气冷凹槽24可以沿气冷盘211的周向呈螺旋状的均匀开设在气冷盘211背离炉体内部的一面。

这样当盖板212盖设在气冷盘211背离炉体内部的一面，并覆盖气冷凹槽24时，就能够使气冷通道23沿炉门本体21的周向呈螺旋状的均匀分布在炉门本体21中。

可选的，气冷凹槽24的槽底距气冷盘211背离炉体内部的一面的距离可以大于10mm。这样可以便于对气冷凹槽24进行加工。

在实际应用中，气冷盘211朝向炉体内部的一面可以与半导体工艺炉的炉体接触，对半导体工艺炉的炉体进行密封，此时，盖板212盖设气冷盘211背离炉体内部的一面，也就是说，盖板212位于炉体的外部。

如图2-图4所示，在本发明一优选实施例中，炉门2可以还包括进气连接件25和排气连接件26，进气连接件25与气冷通道23连通，并用于与冷却气体的进气管(图中未示出)连通，排气连接件26与气冷通道23连通，并用于与冷却气体的排气管(图中未示出)连通。

在实际应用中，进气管可以与提供冷却气体的气源连通，气源提供的冷却气体经过进气管进入进气连接件25，并在经过进气连接件25后进入气冷通道23，冷却气体在经过气冷通道23对炉门本体21进行冷却后进入排气连接件26，并在经过排气连接件26后进入排气管，从排气管排出。

如图2-图4所示，可选的，当气冷通道23沿炉门本体21的周向呈螺旋状的均匀分布在炉门本体21中时，进气连接件25可以与气冷通道23的靠近炉门本体21中心的一端连通，排气连接件26可以与气冷通道23的靠近炉门本体21的边缘的一端连通，以使冷却气体由炉门本体21的中心进入气冷通道23，沿气冷通道23的螺旋状流经整个气冷通道23，再从炉门本体21的边缘排出。

可选的，盖板212上可以设置有进气孔，进气孔与气冷通道23连通，进气连接件25与盖板212连接，并于进气孔连通，以通过进气孔与气冷通道23连通。

可选的，盖板212上可以设置有排气孔，排气孔与气冷通道23连通，排气连接件26与盖板212连接，并于排气孔连通，以通过排气孔与气冷通道23连通。

可选的，进气连接件25可以包括进气接头。

可选的，排气连接件26可以包括排气接头。

在本发明一优选实施例中，工艺副产物可以为NH

这样的设计是由于氯化铵在低于150℃时，就可能会发生冷凝形成颗粒，而当氯化铵等于或高于150℃，氯化铵就为气态，而通过使氯化铵气体为150℃，可以尽可能的对炉门本体21进行冷却。

如图3和图4所示，在本发明一优选实施例中，检测组件可以包括限流部件27和流量检测部件，限流部件27设置在气冷通道23中，用于限制冷凝于气冷通道23中的工艺副产物在气冷通道23中流动，流量检测部件用于对气冷通道23的流量进行检测，在检测到流量低于预设阈值时，确定气态的工艺副产物在气冷通道23中冷凝。

通过在气冷通道23中设置限流部件27，并通过流量检测部件对气冷通道23的流量进行检测，这样当气态的工艺副产物在气冷通道23中冷凝时，可以借助限流部件27限制冷凝于气冷通道23中的工艺副产物在气冷通道23中流动，使气冷通道23中气态的工艺副产物的流量降低，而当流量检测部件检测到气冷通道23中气态的工艺副产物的流量降低至低于预设阈值时，就可以说明气态的工艺副产物在气冷通道23中冷凝，此时，加热部件22就可以对炉门本体21进行加热，而当流量检测部件检测到气冷通道23中气态的工艺副产物的流量恢复为之前的流量时，就可以说明工艺副产物恢复为气态，即，气态的工艺副产物未在气冷通道23中冷凝，此时，加热部件22就可以停止对炉门本体21进行加热。

在实际应用中，预设阈值可以为初始流量的50％，当流量检测部件检测到气冷通道23中气态的工艺副产物的流量降低至初始流量的50％后，可以反馈至加热部件22，以通过加热部件22对炉门本体21进行加热，此时，气冷通道23中冷凝的工艺副产物会因受加热部件22的加热又变为气态，之后，当流量检测部件检测到气冷通道23中气态的工艺副产物的流量达到初始流量的90％时，可以反馈至加热部件22，减小加热部件22的加热功率，当流量检测部件检测到气冷通道23中气态的工艺副产物的流量达到初始流量(即，达到初始流量的100％)时，可以反馈至加热部件22，使加热部件22停止对炉门本体21进行加热。

可选的，流量检测部件可以设置在气冷通道23的排气口处，通过对气冷通道23的排气流量进行检测，来对气冷通道23中的气态的工艺副产物的流量进行检测。

如图6所示，在本发明一优选实施例中，限流部件27可以包括限流本体271，限流本体271固定设置在气冷通道23中，且限流本体271的轮廓与气冷通道23的内周壁相配合，限流本体271中开设有限流孔272，限流孔272用于限制冷凝于气冷通道23中的工艺副产物在气冷通道23中流动。

当气态的工艺副产物以气态的形式在气冷通道23中流动时，气态的工艺副产物能够穿过开设在限流本体271中的限流孔272流动，而当气态的工艺副产物在气冷通道23中冷凝形成颗粒时，气态的工艺副产物在气冷通道23中冷凝形成的颗粒会将开设在限流本体271中的限流孔272堵塞，导致气态的工艺副产物无法顺畅的通过限流本体271中的限流孔272流动，从而实现限制冷凝于气冷通道23中的工艺副产物在气冷通道23中流动，并使气态的工艺副产物在气冷通道23中的流量发生变化。

在本发明一优选实施例中，限流孔272的孔径的范围可以为0.1mm-1mm。

如图3和图4所示，在本发明一优选实施例中，限流部件27的数量可以为多个，多个限流部件27沿气冷通道23的螺旋状间隔设置，且处于螺旋状的气冷通道23的同一径向上。

通过沿气冷通道23的螺旋状间隔设置多个限流部件27，并使多个限流部件27处于螺旋状的气冷通道23的同一径向上，可以借助多个限流部件27限制冷凝于气冷通道23中的工艺副产物在气冷通道23中流动，从而提高限流的稳定性，提高使用稳定性，并能够提高限流反馈速度，提高加热部件22的响应速度。

如图5所示，在本发明一优选实施例中，气冷盘211朝向炉体内部的一面可以开设有呈环状的密封槽，密封槽内设置有密封圈28，密封圈28用于与炉体接触，对炉体与炉门2之间进行密封。

以氮化物低压化学气相沉积工艺为例，密封圈28的耐受温度为280℃，而气冷通道23中通入的150℃的氯化铵气体能够将炉门本体21的温度冷却至270℃以下，避免密封圈28由于受高温而导致使用寿命降低，并且，由于本发明实施例提供的半导体工艺炉的炉门2，能够使炉门本体21的温度在工艺过程中处于稳定的状态，从而能够提高密封圈28的使用寿命，减小密封圈28的更换频率，进而提高半导体工艺炉的利用率。

本发明实施例还提供一种半导体工艺炉，包括炉体和如本发明实施例提供的半导体工艺炉的炉门2，炉体用于进行半导体工艺，炉门2用于对炉体进行密封。

本发明实施例提供的半导体工艺炉，借助本发明实施例提供的半导体工艺炉的炉门2对炉体进行密封，能够减少工艺副产物冷凝颗粒及金属离子的产生，从而改善工艺结果，并能够延长零部件的使用寿命，提高工艺炉的利用率。

综上所述，本发明实施例提供的半导体工艺炉的炉门2及半导体工艺炉，能够减少工艺副产物冷凝颗粒及金属离子的产生，从而能够改善工艺结果，并能够延长零部件的使用寿命，从而能够提高工艺炉的利用率。

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，可以做出各种变形和改进，这些变形和改进也视为本发明的保护范围。