CN105112887B - 一种测试喷淋头气流均匀性的装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于半导体薄膜沉积应用及制造技术领域，具体涉及一种测试喷淋头气流均匀性的装置及测试方法，包括喷淋头、滤网A、泡沫分区装置和滤网B，滤网A紧密贴合在喷淋头的下表面，并且涂覆有粘性发泡剂，泡沫分区装置是由多个等间隙圆柱形同心无盖无底筒状结构固定在一起构成，滤网B固定在泡沫分区装置的底面，使用时，惰性气体通过喷淋头，经过滤网A时，涂覆在滤网A上的粘性发泡剂产生泡沫，泡沫伴随惰性气体流至泡沫分区装置中，惰性气体经过滤网B流出，而泡沫则被滤网B截留，在泡沫分区装置的不同区域中泡沫的积累程度可以用来判断喷淋头不同区域气流的均匀性，解决了现有技术中确定喷淋头气流均匀性耗时长、准确性差的问题，简单易操作。

Description

一种测试喷淋头气流均匀性的装置及测试方法

技术领域

本发明属于半导体薄膜沉积应用及制造技术领域，具体涉及一种测试喷淋头气流均匀性的装置及测试方法。

背景技术

半导体设备在进行沉积反应时，反应气体流经喷淋头后的分配情况直接影响沉积薄膜的均匀性。在一些半导体薄膜沉积设备中，要求几种气体路径相互独立，进入腔室前不能相遇，并要求进入腔室后气体均匀扩散至基底表面，因此喷淋头的进气位置会影响气体流进腔室的均匀程度。

在半导体制造行业中，为了保证薄膜的均匀性，设计初期会对喷淋头内各气流分布进行仿真计算，首先给出腔体结构、计算模型及边界条件，之后根据仿真需求进行计算，可得到喷淋头内流速、压力分布情况、气流是否均匀等结果。此方法需要忽略较多实际条件，需要较大的计算平台，且结果往往并不能与实际结果相匹配，因此只能起到参考作用；另外一种方法是在现有喷淋头下进行工艺实验，根据工艺结果调整工艺参数，进而改变气流分布。此方法的局限性比较明显，在某一特定客户需求下，工艺窗口空间有限，硬件结构在一定程度下限制了工艺调整范围，而气流分布往往是工艺结果的决定因素。因此，如果需要对现有喷淋头进行结构改进，则要重新设计并预估其可改善的空间及工艺结果，由于在工艺实验初期无法对其进行气流均匀性测试，这无疑对设计造成一定难度。

综上所述，对于现有的半导体镀膜设备所采用的测试喷淋头气流均匀性方法都仅限于理论或者实际工艺过程中，在这样的条件下无法实现快速、定性预测喷淋头气流的均匀性的需求，只有在工艺前对气流均匀性起到指导性作用，才可提升产品效率及良率。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种测试喷淋头气流均匀性的装置及测试方法，可以快速、定性测试喷淋头气流的均匀性，并且结构简单、易于实现。

根据本发明的一个方面，提供了一种测试喷淋头气流均匀性的装置，包括：

喷淋头，其上设置有进气口，喷淋头的下表面分布有用于喷淋状供给惰性气体的通孔；

滤网A，紧密贴合在喷淋头下表面上，滤网A上涂覆有粘性发泡剂；

泡沫分区装置，是由多个等间隙圆柱形同心无盖无底筒状结构固定在一起构成，泡沫分区装置最外层筒状结构的直径大于或等于喷淋头下表面的直径；以及

滤网B，固定在泡沫分区装置的底面，惰性气体可从滤网B通过。

进一步地，滤网A和滤网B为空气过滤网。

进一步地，涂覆在滤网A上的粘性发泡剂为物理发泡剂。

进一步地，涂覆在滤网A上的粘性发泡剂为高浓度肥皂水。

进一步地，泡沫分区装置中每个筒状结构的下部都有两个在同一条直径上的螺纹贯穿孔，用螺杆穿过所有螺纹贯穿孔，在每个螺纹贯穿孔的两侧安装螺母，以此保持泡沫分区装置结构的稳定性。

根据本发明的另一个方面，提供了一种利用上述装置测试喷淋头气流均匀性的方法，使惰性气体通过喷淋头，在经过滤网A的时候，涂覆在滤网A上的粘性发泡剂产生大量泡沫，泡沫伴随惰性气体流至泡沫分区装置中，惰性气体经过滤网B流出，而泡沫则被滤网B截留，在泡沫分区装置的不同区域中积累，相同时间不同区域内泡沫积累的程度可以定性反应所述喷淋头不同区域气流的分配情况，从而判断喷淋头气流的均匀性。

进一步地，惰性气体为氮气。

进一步地，泡沫分区装置为透明结构。

与现有技术相比，本发明的优点在于，通过泡沫分区装置的布置实现快速、定性分析喷淋头气流均匀性的目的；氮气的使用可降低成本，且几乎没有危害；滤网的设置，可保证粘性发泡剂细密、均匀地铺展在喷淋头表面；同心透明筒状结构的固定，可以保证测试时各层之间不会移动而产生偏差；整个实验设计可满足小型实验设备又可以满足大型生产设备，试验后喷淋头表面易清洗，具有节约成本、效率高、适应性强等优点，同时对硬件结构的改进具有启示。

附图说明

下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为本发明所述装置整体结构示意图；

图2为图1中喷淋头下表面结构示意图；

图3为图1中喷淋头进气口结构示意图；

图4为图1中滤网A结构示意图；

图5为图1中泡沫分区装置的横切面示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

为了解决现有技术中利用仿真模拟和实验验证等方法确定喷淋头气流均匀性耗时长、准确性差的技术问题，本发明提供了一种测试喷淋头气流均匀性的装置及测试方法，如图1所示，该装置包括喷淋头1、滤网A3、泡沫分区装置4和滤网B6，其中喷淋头1下表面上分布满用于喷淋状供给气体的通孔，如图2所示，喷淋头1中间位置设置有进气口2，如图3所示，滤网A3上涂覆有物理粘性发泡剂，优选高浓度的肥皂水，如图4所示，图5给出了泡沫分区装置4的横切面示意图。

实施例1

选用ALD(Atomic Layer Deposition)工艺中多气体独立通道式喷淋头。

在喷淋头的进气口处接入高纯氮气，进气压力为20psi，粘性发泡剂选择高浓度的肥皂水，滤网A紧密贴合在喷淋头的表面，通过高纯氮气的压力将发泡剂吹出至泡沫分区装置内，形成泡沫，气体自泡沫分区装置底部的干燥滤网B流出，根据每层透明筒状结构内泡沫积累程度确定气流分配及压力。

实施例2

选用PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)工艺的单层喷淋头。

在喷淋头的进气口处接入高纯氮气，进气压力为20psi，粘性发泡剂选择高浓度的肥皂水，滤网A紧密贴合在喷淋头的表面，通过高纯氮气的压力将发泡剂吹出至泡沫分区装置内，形成泡沫，气体自泡沫分区装置底部的干燥滤网B流出，根据每层透明筒状结构内泡沫积累程度确定气流分配及压力。

该装置及测试方法可适用于各种喷淋头型号，也可根据实际情况调整滤网位置，简单、易操作，对于定量分析气流分布有一定启示。

Claims (8)

1.一种测试喷淋头气流均匀性的装置，其特征在于，所述装置包括：

喷淋头，其上设置有进气口，所述喷淋头的下表面分布有用于喷淋状供给惰性气体的通孔；

滤网A，紧密贴合在所述喷淋头下表面上，所述滤网A上涂覆有粘性发泡剂；

泡沫分区装置，是由多个等间隙圆柱形同心无盖无底筒状结构固定在一起构成，所述泡沫分区装置最外层筒状结构的直径大于或等于所述喷淋头下表面的直径；以及

滤网B，固定在所述泡沫分区装置的底面，惰性气体可从所述滤网B通过。

2.根据权利要求1所述的一种测试喷淋头气流均匀性的装置，其特征在于，所述滤网A和滤网B为空气过滤网。

3.根据权利要求1所述的一种测试喷淋头气流均匀性的装置，其特征在于，涂覆在所述滤网A上的粘性发泡剂为物理发泡剂。

4.根据权利要求3所述的一种测试喷淋头气流均匀性的装置，其特征在于，涂覆在所述滤网A上的粘性发泡剂为高浓度肥皂水。

5.根据权利要求1所述的一种测试喷淋头气流均匀性的装置，其特征在于，所述泡沫分区装置中每个所述筒状结构的下部都有两个在同一条直径上的螺纹贯穿孔，用螺杆穿过所有所述螺纹贯穿孔，在每个螺纹贯穿孔的两侧安装螺母，以此保持所述泡沫分区装置结构的稳定性。

6.利用权利要求1～5任一所述的一种测试喷淋头气流均匀性的装置的测试方法，其特征在于，使惰性气体通过喷淋头，在经过所述滤网A的时候，涂覆在所述滤网A上的粘性发泡剂产生大量泡沫，泡沫伴随惰性气体流至所述泡沫分区装置中，惰性气体经过所述滤网B流出，而泡沫则被所述滤网B截留，在所述泡沫分区装置的不同区域中积累，相同时间不同区域内泡沫积累的程度可以定性反应所述喷淋头不同区域气流的分配情况，从而判断所述喷淋头气流的均匀性。

7.根据权利要求6所述的测试方法，其特征在于，所述惰性气体为氮气。

8.根据权利要求6所述的测试方法，其特征在于，所述泡沫分区装置为透明结构。