CN104195525B - 两种气体独立均匀喷气喷淋装置 - Google Patents

Abstract

两种气体独立均匀喷气喷淋装置，主要解决现有技术存在的加工成本高及容易出现废品等问题。它包括双通道进气板、扩散挡板、匀气环及喷淋孔板。其结构是将扩散挡板焊接在双通道进气板的中心处，上述扩散板与双通道进气板构成第一个部分。将匀气环与喷淋孔板焊接在一起，构成第二个部分。将焊接后的两个部分钎焊在一起，形成空腔。所述双通道进气板上设置进气口A、进气口B，进气口A与两个部分形成的空腔相通，进气口B与双通道进气板的矩形槽相通。本发明采用少量部件焊接的形式，并且，双独立通道结构建立在单个零件中，实现了两种气体相互隔离喷淋功能，缩短了喷淋装置的加工周期，降低了加工成本和废品率，使喷淋装置的可靠性得以保证。本发明属于半导体薄膜沉积应用及制造技术领域。

Description

两种气体独立均匀喷气喷淋装置

技术领域

本发明涉及一种半导体镀膜设备采用的喷淋装置。在此喷淋装置中，通过设置两种气体独立通道，来实现两种气体在流出喷淋装置前相互隔离流动，并同时流出喷淋装置进行镀膜工艺过程，本发明属于半导体薄膜沉积应用及制造技术领域。

背景技术

现有的半导体镀膜设备，因工艺过程中，往往需要两种或多种气体同时通入腔体进行反应，但在所述两种或多种气体通入腔体前，即所述两种或多种气体在由不同进气管路进入到喷淋装置中时不能相遇，若相遇，会在喷淋装置内部发生化学反应，导致所述两种或多种气体在进入反应腔体前发生化学反应生成其他单种或多种化学物质而失去所述两种或多种气体作为工艺反应物的化学性质，并因所述两种或多种气体在喷淋装置内部提前反应形成的多为颗粒状的副产物，导致晶圆或其他形式的薄膜载体表面带有颗粒而形成产品的缺陷，导致产品的良品率大大降低。为达到目前的两种或多种气体同时通入腔室的工艺要求，人们提出了多种形式的后混合喷淋装置，但是，这些喷淋装置多采用多层结构来形成相互隔离的气体通道，并在各层板之间焊接密集的导气柱等零件，或者，在各层板上采用去除材料的方式，加工排布复杂的呈突起或内凹的用于气体导通的路径结构。在焊接多层结构时，不能采用氩弧焊等常用的并会产生焊渣的焊接方式，因喷淋装置加工完成后会形成密闭空间，使焊渣永久地存在于喷淋装置内腔中污染喷淋装置，所以须进行多次的钎焊来避免产生焊渣，但多次钎焊需要多次回炉，这样很容易使之前的钎焊熔化，影响喷淋装置的气密性也难保证各个相互隔离的气体通道完全隔离。在焊接密集的导气柱等零件时，多采用金属针管状的结构作为导气柱，这就使焊接难度增加、精度难以保证。这就导致喷淋装置的加工成本，加工周期、报废率大大增加。

发明内容

本发明以解决上述问题为目的，主要解决现有技术存在的加工成本高、加工周期长及容易出现废品的问题。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：两种气体独立均匀喷气喷淋装置，所述喷淋装置内部设有相互隔离的两个气体通道，所述的相互隔离的两个气体通道由该装置所包括的双通道进气板、扩散挡板、匀气环、喷淋孔板四个部分组合而形成。所述的双通道进气板为圆形板状，圆形板状的双通道进气板的下端面边缘上设置环形凸台。在环形凸台的端面上开矩形槽。两种气体通道的的位置分别在双通道进气板的中心处和边缘处，边缘处的气体通道与双通道进气板下端面边缘处的矩形槽相通，中心处的气体通道为双通道进气板中心处的通孔。将板状喷淋孔板用去除材料的方式，使其内部形成夹层，并在夹层中规律地分布导气柱，在每个导气柱上钻一个通孔，在导气柱之间规律地钻半通孔，形成上述结构后再将板状的喷淋孔板加工成圆形。将内径与喷淋孔板外径一致的匀气环的内侧壁开槽，在匀气环的端面上设置均布的若干半通孔，使所述的若干半通孔与槽相通。将匀气环套在喷淋孔板外围，使匀气环内侧壁开有的槽与喷淋孔板的夹层相通。扩散挡板设置在双通道进气板中心处。将匀气环上带有半通孔的端面与双通道进气板带有矩形槽的一端连接固定。使双通道进气板的下端面上设有的矩形槽与匀气环端面上设有的半通孔相通。这样，第一种气体由喷淋装置的双通道进气板中心处的第一气体入口进入，经过扩散挡板的作用充分扩散到整个喷淋装置的内腔中，经喷淋孔板上的设置在各导气柱中的各通孔流出喷淋装置。第二种气体由喷淋装置的双通道进气板边缘处的第二气体入口进入，在双通道进气板下端面上设置的矩形槽内流动，在流动过程中通过匀气环端面上均布的半通孔进入到设置在匀气环内侧壁上的沟槽中。在匀气环内侧壁上的沟槽中充分扩散并由喷淋孔板的边缘向中心方向弥漫到喷淋孔板的夹层中，并从导气柱之间设置的半通孔流出喷淋装置。两种气体同时进入反应腔中。

具体结构：将扩散挡板同心地焊接在双通道进气板的中心处，上述扩散板与双通道进气板构成第一个部分。将匀气环与喷淋孔板焊接在一起。使匀气环内侧壁的沟槽与喷淋孔板的夹层相通，上述匀气环与喷淋孔板构成第二个部分。将焊接后的两个部分钎焊在一起，形成空腔。使匀气环设有均布的若干半通孔与双通道进气板设有的矩形槽相通，所述双通道进气板上设置进气口A、进气口B，进气口A与两个部分形成的空腔相通，进气口B与双通道进气板的矩形槽相通。

本发明的有益效果及特点:

本发明采用少量部件焊接的形式，并且，双独立通道结构建立在单个零件中，实现了工艺所要求的两种气体相互隔离喷淋功能，缩短了喷淋装置的加工周期，降低了加工成本及报废率，使喷淋装置的可靠性得以保证。

附图说明

图1是本发明的喷淋孔板主视图。

图2是图1的左视图。

图3是图1的俯视图。

图4是图2中A-A的剖视图。

图5是图3中B-B的剖视图。

图6是图3的C处放大图。

图7是图4的D处放大图。

图8是图5的E处放大图。

图9是本发明的喷淋孔板的立体图。

图10是本发明的匀气环主视图。

图11是图10中F-F的剖视图

图12是图11的G处放大图

图13是本发明的匀气环的立体图。

图14是本发明的扩散挡板主视图。

图15是图14中H-H的剖视图。

图16是本发明的双通道进气板主视图。

图17是图16中I-I的剖视图。

图18是本发明的结构示意图。

图19是图18中J-J的剖视图。

具体实施方式

参照图1-图9，喷淋装置中的喷淋孔板1为圆形板状，其加工方法为：将板状材料采用电加工或其他去除材料的方式，平行于板面方向，开设一列间距相等的矩形孔A2，平行于板面方向并垂直于矩形孔A2的轴线方向，开设一列间距相等的矩形孔B3，矩形孔A2、矩形孔B3大小相等，若干矩形孔A2的间距与若干矩形孔B3的间距相等。使板状材料分为上、下两层，并且，上、下两层板之间产生矩形阵列的若干正方形气柱4。将板状材料采用去除材料的方式加工成圆形。在每个正方形气柱4中钻一个阶梯孔5，在若干正方形导气柱4之间，钻均匀线性阵列的若干半通孔6，半通孔6设在阶梯孔5孔径小的一端。上述的电加工采用线切割的加工方式。

参照图10-图13，喷淋装置的匀气环7为圆形环状，在匀气环7的内侧壁上，开有异型槽9，异型槽9的槽口小于槽底。为实现异型槽9的加工，在匀气环7的内侧壁上开有为加工异型槽9的进、退刀槽10。在匀气环7的端面上，圆周阵列并均布着若干孔8，若干孔8钻至异型槽9中。匀气环7的内径与喷淋孔板1的外径相等。

参照图14-图15，扩散挡板11为圆形板状，圆板边缘有环形凸台12，圆板面上线性阵列着若干通孔13。

参照图16-图17，双通道进气板14为圆形板状，圆板边缘处有环形凸18，环形凸台18的端面上开有矩形槽17。在矩形槽17的槽底钻一个通孔16。在双通道进气板14的中心开设一个通孔15。

参照图18-图19，两种气体独立均匀喷气喷淋装置，包括喷淋孔板1、匀气环7、扩散挡板11、双通道进气板14四个部分组成。将匀气环7套在喷淋孔板1外侧，使匀气环7的若干孔8在喷淋孔板1的阶梯孔5孔径较大的一端，焊接二者接缝，喷淋孔板1与匀气环7就成为第一个部分。将扩散挡板11的环形凸台12的端面与双通道进气板14带有环形凸台18的一侧贴合并同心焊接，使二者产生夹层空间19，扩散挡板11与双通道进气板14就成为第二个部分。将焊接后的两个部同心地钎焊在一起，使两个部分产生空腔20，使双通道进气板14的矩形槽17与匀气环7的所有孔8相通。这样，第一种气体从双通道进气板14中心处的通孔15进入到喷淋装置，充满双通道进气板14与扩散挡板11形成的夹层空间19中，并从扩散挡板的所有通孔13进入到空腔20中，充满空腔20并从喷淋孔板1的所有导气柱4中的阶梯孔5流出喷淋装置。第二种气体从双通道进气板14的通孔16进入到喷淋装置，在双通道进气板的矩形槽17内流动，在流动过程中，从匀气环7的所有孔8进入到匀气环7的异型槽9中。充满异型槽9，在从小于异型槽9槽底的槽口流入喷淋孔板1的夹层，亦各个导气柱4之间，在由喷淋孔板1的边缘处向中心处弥漫的同时，从开设于若干正方形导气柱4之间的均匀线性阵列的若干半通孔6流出喷淋装置。实现两种气体相互隔离并均匀地流入反应腔。

Claims (6)

1.两种气体独立均匀喷气喷淋装置，其特征在于：该装置包括双通道进气板、扩散挡板、匀气环、喷淋孔板四个部分，将扩散挡板焊接在双通道进气板的中心处，上述扩散挡板与双通道进气板构成第一个部分，将匀气环与喷淋孔板焊接在一起，使匀气环内侧壁的沟槽与喷淋孔板的夹层相通，上述匀气环与喷淋孔板构成第二个部分，将焊接后的两个部分钎焊在一起，形成空腔，使匀气环设有均布的若干半通孔与双通道进气板设有的矩形槽相通，所述喷淋装置内部设有相互隔离的两个气体通道，双通道进气板上设置进气口A、进气口B，进气口A与两个部分形成的空腔相通，进气口B与双通道进气板的矩形槽相通，所述的双通道进气板为圆形板状，圆形板状的双通道进气板的下端面边缘上设置环形凸台，在环形凸台的端面上开有矩形槽，在矩形槽的槽底钻一个通孔B，在双通道进气板的中心开设一个通孔A，所述的进气口A和进气口B设置在双通道进气板的上端面上，在双通道进气板内部设有的两个独立的气体通道，所述两个独立的气体通道分别设置在双通道进气板的中心处与边缘处，边缘处的气体与环形凸台端面上开有的矩形槽相通，将板状喷淋孔板用去除材料的方式，使其内部形成夹层，并在夹层中规律地分布导气柱，在每个导气柱上钻一个通孔，在导气柱之间规律地钻半通孔，形成上述结构后再将板状的喷淋孔板加工成圆形，将内径与喷淋孔板外径一致的匀气环的内侧壁开槽，在匀气环的端面上设置均布的若干半通孔，使所述的若干半通孔与槽相通，将匀气环套在喷淋孔板外围，使匀气环内侧壁开有的槽与喷淋孔版的夹层相通，扩散挡板设置在双通道进气板中心处，将匀气环上带有半通孔的端面与双通道进气板带有矩形槽的一端连接固定，使双通道进气板的下端面上设有的矩形槽与匀气环端面上设有的半通孔相通，这样，第一种气体由喷淋装置的双通道进气板中心处的气体入口进入，经过扩散挡板的作用充分扩散到整个喷淋装置的内腔中，经喷淋孔板的设置在各导气柱中的各通孔流出喷淋装置，第二种气体由喷淋装置的双通道进气板边缘处的第二气体入口进入，在双通道进气板下端面上设置的矩形槽内流动，在流动过程中通过匀气环端面上均布的半通孔进入到设置在匀气环内侧壁上的沟槽中，在匀气环内侧壁上的沟槽中充分扩散并由喷淋孔板的边缘向中心方向弥漫到喷淋孔板的夹层中，并从导气柱之间设置的半通孔流出喷淋装置，两种气体同时进入反应腔中。

2.如权利要求1所述的两种气体独立均匀喷气喷淋装置，其特征在于：所述的喷淋孔板为圆形板状，其加工方法是将板状材料采用电加工去除材料的方式，平行于板面方向，开设一列间距相等的矩形孔A，平行于板面方向并垂直于矩形孔A的轴线方向，开设一列间距相等的矩形孔B，矩形孔A、矩形孔B大小相等，若干矩形孔A的间距与若干矩形孔B的间距相等，使板状材料分为上、下两层，并且，上、下两层板之间产生矩形阵列的若干正方形导气柱，将板状材料采用去除材料的方式加工成圆形，在每个正方形导气柱中钻一个阶梯孔，在若干正方形导气柱之间，钻均匀线性阵列的若干半通孔，半通孔6设在阶梯孔孔径小的一端。

3.如权利要求1所述的两种气体独立均匀喷气喷淋装置，其特征在于：所述的匀气环为圆形环状，在匀气环的内侧壁上，开有沟槽，沟槽的槽口小于槽底，为实现沟槽的加工，在匀气环的内侧壁上开有为加工沟槽的进、退刀槽，在匀气环的端面上，圆周阵列并均布着若干孔，若干孔钻至沟槽中，匀气环的内径与喷淋孔板的外径相等。

4.如权利要求1所述的两种气体独立均匀喷气喷淋装置，其特征在于：所述的扩散挡板为圆形板状，圆板边缘有环形凸台，圆板面上线性阵列着若干通孔。

5.如权利要求1所述的两种气体独立均匀喷气喷淋装置，其特征在于该装置的具体结构：将匀气环套在喷淋孔板外侧，使匀气环的若干孔在喷淋孔板的阶梯孔孔径较大的一端，焊接二者接缝，喷淋孔板与匀气环就成为第二个部分，将扩散挡板的环形凸台的端面与双通道进气板带有环形凸台的一侧贴合并同心焊接，使二者产生夹层空间，扩散挡板与双通道进气板就成为第一个部分，将焊接后的两个部同心地钎焊在一起，使两个部分产生空腔，使双通道进气板的矩形槽与匀气环的边缘处圆周阵列均布的所有孔相通，这样，第一种气体从双通道进气板中心处的通孔A进入到喷淋装置，充满双通道进气板与扩散挡板形成的夹层空间中，并从扩散挡板的所有通孔进入到空腔中，充满空腔并从喷淋孔板的所有导气柱中的阶梯孔流出喷淋装置，第二种气体从双通道进气板的通孔B进入到喷淋装置，在双通道进气板的矩形槽内流动，在流动过程中，从匀气环的所有孔进入到匀气环的沟槽中，充满沟槽，在从小于沟槽槽底的槽口流入喷淋孔板的夹层，亦各个导气柱之间，在由喷淋孔板的边缘处向中心处弥漫的同时，从开设于若干正方形导气柱之间的均匀线性阵列的若干半通孔流出喷淋装置，实现两种气体相互隔离并均匀地流入反应腔。

6.如权利要求2所述的两种气体独立均匀喷气喷淋装置，其特征在于：所述的电加工采用线切割的加工方式。