CN102477545A

CN102477545A - 进气装置和具有它的等离子体化学气相沉积设备

Info

Publication number: CN102477545A
Application number: CN2010105625862A
Authority: CN
Inventors: 袁强
Original assignee: Beijing North Microelectronics Co Ltd
Current assignee: Beijing North Microelectronics Co Ltd
Priority date: 2010-11-23
Filing date: 2010-11-23
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2030-11-23
Also published as: CN102477545B

Abstract

本发明公开一种进气装置，包括：均流板，所述均流板上设有均流孔；和输气管，所述输气管盘绕成盘状且设置在所述均流板上方，所述输气管的一端设有进气口，且所述输气管的管壁上沿所述输气管的长度方向分布有多个气孔。根据本发明的进气装置为面进气结构，单位面积上的气体压力和流量更容易控制，提高了大面积进气均匀性。本发明还公开一种具有上述进气装置的等离子体化学气相沉积设备。

Description

进气装置和具有它的等离子体化学气相沉积设备

技术领域

本发明属于半导体技术领域，尤其是涉及一种进气装置和具有该进气装置的等离子体化学气相沉积设备。

背景技术

真空环境下，大面积进气均匀性是等离子体化学气相沉积(PECVD)的关键技术之一，例如，工艺气体到达反应腔室后，气体的均匀性直接关系到沉积到硅片上的膜厚度，进而影响整板硅片的均匀性。

图6示出了一种现有的进气结构，气体由腔室法兰进入气体分配件1’，通过气体分配管2’均分成四路，再由分配管2’出来后被气体挡块3’阻挡向四周运动，通过匀流板4’的密布气孔，进入到反应腔，形成一定程度均匀分布，被电离后，沉积到硅片上成膜。

图7和8示出了另一种进气结构，工艺气体经入口102’进入到输气管331’，输气管331’上的出气孔340’的密度沿着气体流动的方向由近至远变大，从出气孔340’出来的气体通过匀流板106’匀流分布。

图6所示的进气结构是点进气结构，主要靠腔室法兰口的分布和匀流板的气孔来保证气流分布均匀。但是点进气结构存在的问题是：管道进气点分布数量比较少，不能从根本上解决大面积气体分布均匀的问题；气体挡块下方的气体与周围气体的压强和流量存在差异；气体流量一定后，进入到腔室法兰，气体在各个点压强和流量的分布不再可调节；对于非正方形的匀流板，气体分布均匀性变化。

图7示出的进气结构为线进气结构，比点进气结构能提高了气体的均匀性。但是，这种结构只能保证气体从输出管道上输出均匀，对于整体而言，还是线性的；在输入气体一定的前提下，不能进行自我调节来优化均匀性；对于整个系统其它结构造成的不均匀，调节和补偿能力差。

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。

为此，本发明的一个目的在于提出一种进气装置，该进气装置为面进气结构，单位面积上的气体压力和流量更容易控制，可以提高大面积进气均匀性。

本发明的另一目的在于提出一种具有上述进气装置的等离子体化学气相沉积设备。

根据本发明第一方面的实施例提出一种进气装置，包括：均流板，所述均流板上设有均流孔；和输气管，所述输气管盘绕成盘状且设置在所述均流板上方，所述输气管的一端设有进气口，且所述输气管的管壁上沿所述输气管的长度方向分布有多个气孔。

根据本发明实施例的进气装置，通过调整输气管的盘绕形式，输气管的盘绕间距和单位面积上气孔的数量和/或大小，可以使气体例如工艺气体从输气管上出来后的压力和流量相同，单位面积上的气体压力和流量更容易控制，从而对气体进行了一次均流作用，然后通过均流板上的均流孔进行二次均流，由此可以实现大面积进气均匀性。

具体地，所述输气管的另一端封闭。

优选地，所述气孔的开口方向与竖直向下的方向之间的夹角在-45至+45度的范围内。

更具体地，所述气孔的开口方向为竖直向下的方向以便所述气孔正对着所述均流板。

在本发明的一个实施例中所述输气管的另一端绕所述输气管的一端由内向外延伸的方式盘绕，以使所述输气管盘绕成盘状。

在本发明的一个实施例中，所述输气管以涡线形式盘绕。

在本发明的一个实施例中，所述输气管以矩形形式盘绕。

在本发明的一个实施例中，所述输气管的盘绕间距相等。

在本发明的一个实施例中，所述输气管的所述一端敞开，以形成所述进气口。可选地，所述输气管具有圆形或矩形横截面形状。

在本发明的一个实施例中，所述均流板划分成多个分区，其中在每个分区上方对应地盘绕着一个所述输气管。

具体地，所述多个分区的形状彼此相同且面积彼此相等。

在本发明的一个实施例中，所述均流孔均匀地分布在所述均流板的整个表面上。

在本发明的一个实施例中，所述气孔相对于所述均流板的表面积均匀地分布。

根据本发明第二方面的实施例提出一种等离子体化学气相沉积设备，包括根据本发明第一方面实施例所述的进气装置。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的进气装置的示意图；

图2是图1中所示进气装置的进气管的示意图；

图3是根据本发明另一实施例的进气装置的进气管的示意图；

图4是根据本发明再一实施例的进气装置的立体示意图；

图5是图4所示进气装置的平面示意图；

图6是一种现有工艺气体进气结构的示意图；

图7是另一种现有工艺气体进气结构的示意图；和

图8是图7所示输气管的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”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发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述根据本发明实施例的进气装置。

如图1-5所示，根据本发明一个实施例的进气装置包括输气管1和均流板2。均流板2上设有均流孔21。输气管1盘绕成盘状且设在均流板2上方，输气管1的一端(图1中的内端)设有进气口13，输气管1的管壁上沿输气管1的长度方向分布有多个气孔14。

这里，“输气管1设在均流板2上方”应作广义理解，输气管1可以与均流板2的上表面接触，输气管1也可以不与均流板2的上表面接触而是与均流板2的上表面间隔预定距离，该预定距离的大小可以更加具体应用设置。此外，“输气管1盘绕成盘状”是指输气管1盘绕起来形成一个面结构，该面结构至少覆盖住均流板2上形成有均流孔21的区域，需要说明的是，“面结构”应理解为输气管1盘绕成大体平面的结构，而不能理解为输气管1必须绝对地盘绕在一个平面内，例如，在图1所示示例中，输气管1盘绕在水平面内，但是不同圈的输气管1在竖直方向上可以稍微错开一定的距离。

根据本发明实施例的进气装置，输气管1盘绕起来形成具有大体面结构的盘状，气体从进气口13进入输气管1，然后通过输气管1上的气孔14出来，再通过均流板2上的均流孔21的均流作用，因此气体在整个均流板2上具有均流孔21的区域分布均匀。

根据本发明实施例的进气装置为面进气结构，通过调整输气管1的盘绕形式，输气管1的盘绕间距(即相邻两圈输气管1之间的距离)和单位面积上气孔14的数量和/或大小，可以使气体从输气管1上出来后的压力和流量相同，从而对气体进行了一次均流作用，然后通过均流板2上的均流孔21进行二次均流，由此可以实现大面积进气的均匀性。

下面参考图1和2描述根据本发明一个具体实施例的进气装置。

如图1和2所示，均流孔21分布在均流板2的整个表面上，输气管1盘绕成具有面结构的盘状且覆盖住均流板2的整个表面。输气管1的一端11敞开，输气管1上的进气口13由敞开的一端11形成，输气管2的另一端12封闭。

输气管1位于均流板2上方且以另一端12绕一端11由内向外延伸的方式盘绕成多圈，每一圈的形状为大体矩形形状，换言之，输气管1以矩形形式盘绕。在图1和图2所示的实施例中，每一圈为大体的长方形形状。

在本发明的一个示例中，输气管1以等间距的方式盘绕，即输气管1的盘绕间距相等，换言之，相邻两圈输气管之间的间距彼此相等。

在本发明的一些实施例中，均流孔21均匀地分布在均流板2的整个表面上，对应地，气孔14相对于均流板2的表面积均匀地分布，也就是说，在单位面积上的气孔14的密度一致。

在本发明的优选实施例中，气孔14的开口方向与竖直向下的方向之间的夹角在-45至+45度的范围内，更优选地，气孔14的开口方向为竖直向下的方向，从而气孔14正对着均流板2。由此，从气孔14出来的气体更容易到达均流板2上。

在图1和2所示的示例中，输气管1为圆管，即具有圆形横截面。然而，本发明并不限于此，输气管1可以具有其他任何形状的截面，例如矩形横截面。在图1中，均流板2为平板的形式，然而本发明并不限于此。

优选地，如图1所示，输气管1盘绕在同一平面内，即输气管1的轴线在同一平面内，且输气管1的一端11从该平面内向上延伸出。然而，需要理解的是，输气管1也可以不严格地盘绕在同一平面内。

图3示出了根据本发明另一实施例的进气装置的输气管1。在图3所示的实施例中，输气管1以涡线形式盘绕，即输气管1的另一端12绕输气管1的一端11沿涡线路径延伸。当然，输气管1的盘绕形式并不限于图2和图3所示形式，例如每一圈的输气管1可以为大体圆形，椭圆形等。

下面参考图4和图5描述根据本发明再一实施例的进气装置。

如图4和图5所示，为了进一步提高大面积进气的均匀性，可以将均流板2划分成多个分区，在每个分区上方对应地盘绕着一个输气管。在图4和图5所示的具体示例中，均流板2被划分成四个分区：第一分区A，第二分区B，第三分区C，和第四分区D。对应地，在第一分区A，第二分区B，第三分区C，和第四分区D上方分别盘绕地设有第一输气管1a，第二输气管1b，第三输气管1c，和第四输气管1d。由此，可以根据每个分区的具体情况设置与其对应的输气管，从而进气更加均匀。

在图4和图5所示的示例中，第一分区A，第二分区B，第三分区C，和第四分区D的形状彼此相同且面积彼此相等，同时第一输气管1a，第二输气管1b，第三输气管1c，和第四输气管1d以相同的形式盘绕，即盘绕成矩形形状。

需要理解的是，第一分区A，第二分区B，第三分区C，和第四分区D的形状可以不彼此相同且面积可以不彼此相等，可以根据具体情况划分上述分区。此外，第一输气管1a，第二输气管1b，第三输气管1c，和第四输气管1d也可以不彼此相同，例如，它们的横截面形状可以不相同，盘绕形式可以不同，气孔14的密度也可以不同，从而适应均流板2上的不同分区。

在本发明的一个实施例中，第一输气管1a，第二输气管1b，第三输气管1c，和第四输气管1d可以分别单独供气，也可以通过一个总供气管道和进气口法兰供气。

本发明实施例的进气装置可用在等离子体化学气相沉积设备中，当根据本发明实施例的进气装置为面进气结构，可以实现大面积进气均匀性；且由于等离子体化学气相沉积设备的腔室抽气孔位置和结构不对称造成的比较大的不均匀性，可以通过对均流板2进行分区，每个分区对应一个输气管1，所述分区可以相同，可以不同，根据结构和均匀性的要求，可以调整每个分区的形状、输气管1的盘绕间距和单位面积上气孔14的密度，从而实现大面积进气均匀性。为了达到一定压强和流量上的均匀性，可以针对每个分区分别供气。

根据本发明实施例的进气装置，通过调整输气管1的盘绕形式、盘绕间距、单位面积上的气孔14的数量，可以实现气体从输气管1出来后的压力和流量相同，实现了对工艺气体的一次匀流作用。

对于因为等离子体化学气相沉积设备的腔室结构，加工误差，匀流板2变形造成的小范围内的气体均匀性变化，通过改变单位面积上的气孔14数量或输气管1的盘绕形式，可以补偿这些不均匀性。由此，根据本发明实施例的进气装置，通过盘绕成面结构的输气管1，可以保证进气的均匀性。对于其他结构引起的均匀性变化也可以进行补偿和调节。根据本发明实施例的进气装置可以适应各个形状的匀流板2，而且结构简单，适用性好。

进一步地，本发明实施例的进气装置还可用在其他需要均匀进气的相关装置中，从而保证进气的均匀性，并且对该装置中其他结构引起的进气均匀性变化也可以起到补偿和调节的作用。

下面简单描述根据本发明实施例的等离子体化学气相沉积设备，根据本发明实施例的等离子体化学气相沉积设备包括参考上面实施例描述的进气装置，由此根据本发明实施例的等离子体化学气相沉积设备，工艺气体分布均匀，可以使得处理的硅片上的膜的厚度在一个稳定的区间内波动微小。根据本发明实施例的等离子体化学气相沉积设备的其他构成和操作对于本领域的普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种进气装置，其特征在于，包括：

均流板，所述均流板上设有均流孔；和

输气管，所述输气管盘绕成盘状且设置在所述均流板上方，所述输气管的一端设有进气口，且所述输气管的管壁上沿所述输气管的长度方向分布有多个气孔。

2.根据权利要求1所述的进气装置，其特征在于，所述输气管的另一端封闭。

3.根据权利要求1所述的进气装置，其特征在于，所述气孔的开口方向与竖直向下的方向之间的夹角在-45至+45度的范围内。

4.根据权利要求3所述的进气装置，其特征在于，所述气孔的开口方向为竖直向下的方向以便所述气孔正对着所述均流板。

5.根据权利要求1所述的进气装置，其特征在于，所述输气管的另一端绕所述输气管的一端由内向外延伸的方式盘绕，以使所述输气管盘绕成盘状。

6.根据权利要求5所述的进气装置，其特征在于，所述输气管以涡线形式盘绕。

7.根据权利要求5所述的进气装置，其特征在于，所述输气管以矩形形式盘绕。

8.根据权利要求1所述的进气装置，其特征在于，所述输气管的盘绕间距相等。

9.根据权利要求1所述的进气装置，其特征在于，所述输气管的一端敞开，以形成所述进气口。

10.根据权利要求1所述的进气装置，其特征在于，所述输气管具有圆形或矩形横截面形状。

11.根据权利要求1所述的进气装置，其特征在于，所述均流板划分成多个分区，其中在每个分区上方对应地盘绕着一个所述输气管。

12.根据权利要求11所述的进气装置，其特征在于，所述多个分区的形状彼此相同且面积彼此相等。

13.根据权利要求1所述的进气装置，其特征在于，所述均流孔均匀地分布在所述均流板的整个表面上。

14.根据权利要求13所述的进气装置，其特征在于，所述气孔相对于所述均流板的表面积均匀地分布。

15.一种等离子体化学气相沉积设备，其特征在于，包括根据权利要求1-14中任一项所述的进气装置。