CN102787302A - 一种用于改善薄膜制备工艺的匀气装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于改善薄膜制备工艺的匀气装置，该装置由进气管和匀气环构成，进气管和匀气环均由中空管制作而成，二者内部连通，连接处密封，且匀气环在其所在平面的表面开有气孔。利用本发明，可将反应气体精确地输送到基片附近，减少反应气体对腔体的粘污，并使反应气体与基片均匀接触，使薄膜在基片上生长时具有良好的均匀性。
Description
技术领域
本发明涉及薄膜制备工艺技术领域，尤其涉及一种用于改善薄膜制备工艺的匀气装置。
背景技术
薄膜制备工艺是半导体制造工艺中的重要组成部分，一般分为物理成膜、化学成膜，以及物理与化学复合的制膜技术。其中，物理方法中的反应离子束溅射沉积以及化学制膜方法中的所有化学气相沉积方法，如LPCVD、PECVD等，都需要向反应系统中通入相应的反应气体。
目前采用的方法有：通过真空腔壁向整个反应腔体中供气；使用气管将反应气体输送到指定位置；将放电极板做成筛板状供气。这些方法都存在着一定的问题，沉积工艺不佳，沉积薄膜的成分均匀性不是很高，后续的清洗处理工作也很复杂。向整个腔体供气在CVD反应中会造成腔体壁上的薄膜过多地生长，造成腔体中出现粉尘影响薄膜质量，使用气管供气的方法不能保证良好的均匀性，而在PECVD中常使用的基板供气方法使得在反应中不断附着在基板上的薄膜影响供气的均匀性。在反应溅射中需要将气体精确地输送到基片附近，并严格控制反应气体的流量，从而保证薄膜的均匀性。
因此，如何精确地将反应气体输送到基片附近并保持良好的均匀性是保证反映质量的关键问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为了改善上述常规设备和工艺中存在的问题，本发明提供了一种用于改善薄膜制备工艺的匀气装置，以精确地将反应气体输送到基片附近，并保持良好的均匀性。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明提供了一种用于改善薄膜制备工艺的匀气装置，该装置由进气管和匀气环构成，进气管和匀气环均由中空管制作而成，二者内部连通，连接处密封，且匀气环在其所在平面的表面开有气孔。
上述方案中，所述制作进气管和匀气环的中空管为不锈钢管，其外径为6毫米至15毫米，内径为4毫米至14毫米。
上述方案中，所述匀气环位于用于放置基片的反应台附近，气孔开在匀气环朝向基片的一侧。
上述方案中，所述匀气环的直径为用于放置基片的反应台直径的1.5倍至2倍。
上述方案中，所述气孔的直径为1毫米至3毫米。
上述方案中，所述气孔的轴线方向与反应台平面成45度至90度角，使反应气体集中且均匀分布于基片附近。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
1、利用本发明提供的用于改善薄膜制备工艺的匀气装置，可将反应气体精确地输送到基片附近，减少反应气体对腔体的粘污，并使反应气体与基片均匀接触，使薄膜在基片上生长时具有良好的均匀性。
2、利用本发明提供的用于改善薄膜制备工艺的匀气装置，可以将反应气体输送到腔体中任何指定位置，实现对复杂的反应系统供气。
3、利用本发明提供的用于改善薄膜制备工艺的匀气装置，可以根据不同的基片大小和供气的气流量合理优化匀气环的大小、气孔的位置和气孔的大小，使薄膜能够均匀的生长。
4、利用本发明提供的用于改善薄膜制备工艺的匀气装置，具有结构简单、易于制造的特点，可以根据不同实验的需要随时改变匀气环位置和形状。
附图说明
图1是本发明提供的用于改善薄膜制备工艺的匀气装置的示意图。
图2是本发明提供的用于改善薄膜制备工艺的匀气装置向反应腔供气的示意图，图中其他装置是提供其他反应条件如提供温度、使气体电离、离子轰击等的装置。
图3是依照本发明具体实施例的在反应溅射系统中采用匀气装置的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
如图1所示，图1是本发明提供的用于改善薄膜制备工艺的匀气装置的示意图，该装置由进气管和匀气环构成，进气管和匀气环均由中空管制作而成，二者内部连通，连接处密封，且匀气环在其所在平面的表面开有气孔。
其中，所述制作进气管和匀气环的中空管为不锈钢管，其外径为6毫米至15毫米，内径为4毫米至14毫米。匀气环位于用于放置基片的反应台附近，气孔开在匀气环朝向基片的一侧。匀气环的直径为用于放置基片的反应台直径的1.5倍至2倍。气孔的直径为1毫米至3毫米。气孔的轴线方向与反应台平面成45度至90度角，使反应气体集中且均匀分布于基片附近。
如图2所示，图2是本发明提供的用于改善薄膜制备工艺的匀气装置向反应腔供气的示意图。本发明提供的用于改善薄膜制备工艺的匀气装置，通过合理设计气管路线并调整匀气环的位置精确地将反应气体输送到被基片附近，匀气装置由外径为6毫米至15毫米、内径为4毫米至14毫米的不锈钢管制成，通过优化匀气环直径、气孔的位置和气孔的大小使气体能够均匀地与基片接触，匀气环直径为反应台直径的1.5倍至2倍，匀气环位于基片附近，匀气环朝向基片一侧开直径为1毫米至3毫米的气孔，使反应气体集中流向基片，气孔的轴线方向与反应台平面成45度至90度角。通过上述措施使薄膜能够均匀的生长。
再参照图1，本发明提供的用于改善薄膜制备工艺的匀气装置，由反应腔内壁上的供气口引出外径为6毫米至15毫米、内径为4毫米至14毫米的不锈钢管，跟据反应腔中的实际情况任意弯曲，延伸至基片附近，末端与匀气环连接，匀气环直径为反应台直径的1.5倍至2倍，匀气环位于基片附近，匀气环朝向基片一侧开直径为1毫米至4毫米的气孔，气孔的轴线方向与反应台平面成45度至90度角，使反应气体集中流向反应台。
下面以反应溅射为例，对本发明提供的用于改善薄膜制备工艺的匀气装置进行详细说明。
图3是依照本发明具体实施例的在反应溅射系统中采用匀气装置的示意图。反应台倒置于反应腔体顶部，内径4mm外径6mm的钢管由腔体侧壁的进气阀处进入腔体中，通过弯曲钢管避开离子源及溅射靶材等，同时使钢管末端到达反应台附近，反应台直径为4英寸，制作直径6英寸的匀气环，与钢管连接，钢管与钢管及腔体的连接均使用氩弧焊，匀气环气孔朝上指向反应台，气孔的轴线方向与基片平面成45度，气孔大小根据与进气端距离由近到远从1mm逐渐增加到3mm。以指定流量向腔体内供气，开启离子源将靶材上的物质溅射到基片上，靶材原子穿过匀气环中间，与均匀分布在匀气环中间的反应气体结合生成薄膜材料沉积在基片上，获得高均匀性的薄膜。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种用于改善薄膜制备工艺的匀气装置，其特征在于，该装置由进气管和匀气环构成，进气管和匀气环均由中空管制作而成，二者内部连通，连接处密封，且匀气环在其所在平面的表面开有气孔。
2.根据权利要求1所述的用于改善薄膜制备工艺的匀气装置，其特征在于，所述制作进气管和匀气环的中空管为不锈钢管，其外径为6毫米至15毫米，内径为4毫米至14毫米。
3.根据权利要求1所述的用于改善薄膜制备工艺的匀气装置，其特征在于，所述匀气环位于用于放置基片的反应台附近，气孔开在匀气环朝向基片的一侧。
4.根据权利要求1所述的用于改善薄膜制备工艺的匀气装置，其特征在于，所述匀气环的直径为用于放置基片的反应台直径的1.5倍至2倍。
5.根据权利要求1所述的用于改善薄膜制备工艺的匀气装置，其特征在于，所述气孔的直径为1毫米至3毫米。
6.根据权利要求1所述的用于改善薄膜制备工艺的匀气装置，其特征在于，所述气孔的轴线方向与反应台平面成45度至90度角，使反应气体集中且均匀分布于基片附近。
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