CN114231948A - 一种用于ald设备的喷射装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于ALD设备的喷射装置，包括气体分布器头部，所述气体分布器头部两侧设有进气口和出气口，所述进气口为圆孔状进气口，所述出气口为扁平的狭长形出气口，所述气体分布器头部的内部由进气口向出气口过渡形成反应腔体。本发明喷射装置增强气体的分散，使得气体能在腔体里分布更加均匀，镀膜质量更好，减少了气体吹扫时间，加快了镀膜速度。
Description
技术领域
本发明涉及气体喷射技术领域，尤其是涉及一种用于ALD设备的喷射装置。
背景技术
目前现有的气体分散装置大多为孔板分散的形式，即在一块不锈钢板上开许多的小孔，气体腔体的圆形喷气孔喷出，落到不锈钢板上，经过小孔的扩散从而达到分散气体，提高产品均匀性。但是现有的孔板形式气体分散器体积庞大，不易于加工，并且拆装难度较高，给后期的维护带来了不便。此外，孔板形式气体分散器的效果有限，气体的均匀性并不理想。
发明内容
发明目的：为了克服背景技术的不足，本发明公开了一种用于ALD设备的喷射装置。
技术方案：本发明公开的用于ALD设备的喷射装置，包括气体分布器头部，所述气体分布器头部两侧设有进气口和出气口，所述进气口为圆孔状进气口，所述出气口为扁平的狭长形出气口，所述气体分布器头部的内部由进气口向出气口过渡形成反应腔体。
进一步的，所述气体分布器头部在圆环安装垫板上间隔设置多个，所述圆环安装垫板上设有安装座，所述气体分布器头部上设有安装支柱，通过安装支柱安装于安装座上。
进一步的，所述进气口位于所在侧边的中心位置，所述出气口包括与进气口中心对应的矩形扁口以及位于矩形扁口两侧的圆形口，所述矩形扁口向两侧的圆形口过渡形成扁平的狭长形结构。
进一步的，所述矩形扁口的高度为d，所述圆形口的半径为r，满足：r≥2d。
进一步的，所述进气口圆心与矩形扁口的中心的连接线与所述进气口圆心与圆形口圆心的连接线的夹角为α，所述进气口与出气口的距离为L，所述矩形扁口中心与圆形口圆心距离为R，满足：
本装置通过进气口与机台腔体连接，进气口与机台腔体的出气口紧密配合，防止气体在进气口漏出。气体从机台腔体的出气口进入喷射装置的进气口内，再通过出气口平面铺展开来，气体变得更加均匀。
有益效果：与现有技术相比，本发明的优点为：增强气体的分散，使得气体能在腔体里分布更加均匀，镀膜质量更好，减少了气体吹扫时间，加快了镀膜速度。
附图说明
图1是本发明气体分布器头部出气口处结构图；
图2是本发明气体分布器头部进气口处结构图；
图3是本发明喷射装置结构图；
图4是现有技术喷射装置与本发明喷射装置的喷射流体图；
图5是本发明进气口出的尺寸标记图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
如图1和2所示的用于ALD设备的喷射装置，包括气体分布器头部1，所述气体分布器头部1两侧设有进气口2和出气口3，所述进气口2为圆孔状进气口，所述出气口3为扁平的狭长形出气口，所述气体分布器头部1的内部由进气口2向出气口3过渡形成反应腔体。
如图3所示，所述气体分布器头部1在圆环安装垫板4上间隔设置多个，所述圆环安装垫板4上设有安装座401，所述气体分布器头部1上设有安装支柱101，通过安装支柱101安装于安装座401上。
所述进气口2位于所在侧边的中心位置，所述出气口3包括与进气口2中心对应的矩形扁口301以及位于矩形扁口301两侧的圆形口302，所述矩形扁口301向两侧的圆形口302过渡形成扁平的狭长形结构。
所述矩形扁口301的高度为d，所述圆形口302的半径为r，满足：r≥2d。
所述进气口2圆心与矩形扁口301的中心的连接线与所述进气口2圆心与圆形口302圆心的连接线的夹角为α，所述进气口2与出气口3的距离为L，所述矩形扁口301中心与圆形口302圆心距离为R，满足：
在反应腔内进入气源后，气源在腔体内部前期会存在有一定的气体吹入期，其在气体吹入期时，气体的均匀性将会有一定影响，并不能达到最佳效果，但是后期会慢慢进入气体稳定分布期，此时气体的均匀性将会逐渐达到最佳。值得注意的是，不同气体进入反应腔内部的方式可能会有不同，但是不管哪种气体，哪种进入方式，其在处于稳定分布期内，对气体的分布均匀性均不会产生太大影响。但是对于气体吹入期，气体从进气口进入到腔体内部的各点的时间会存在有不同，因此在此期间内，气体在各处的扩散速度以及分布均匀性均会受到气体吹入速度、反应腔的大小、进气口的大小尺寸和形状等因素的影响，同时也可能会受到腔体温度或气体温度的影响等。
如图4所示，右侧为本实施例提出的喷射器的出气口3，左侧为现有技术中喷射器的出气口，其两者的进气口均为圆形口。在本实施例中，气体在运行的过程中会呈紊流或湍流的流体状态，故其整体运行规律与紊流流体运行规律相类似，其中的紊流系数受限于喷口结构形式和气流经过喷口时受扰动的程度。
通过紊流流体运行规律可以知道，进气口的气体流速和出气口中任一处的气体流速的计算公式如下所示：
其中：V1为进气口的气体流速，V2为出气口中任一处的气体流速，k1为压强差和气体流速间的相关性系数，P2为进气口处的压强，P1为反应腔内部的气体压强，α为气流极角，K为喷口形状系数。
在本实施例中，当喷口形状为圆形时，喷口形状系数K的大小一般取值为3.4，当喷口形状为不为圆形时，譬如喷口形状为平板狭缝型时，此时喷口形状系数k的大小一般取值2.4。至于气流极角α，其为出气口的任一点与进气口中心位置之间的夹角。
由于气体在出气口处任一位置的流量计算公式如下所示：
其中：Qx为出气口处任一位置的流量，V2为出气口中任一处的气体流速，R为出气口边缘处和出气口中心之间的距离大小，β为出气口处任一位置出气口的上下边界与轴线之间的夹角，δx为微小距离变量。
将上述两个公式进行结合，即可得到如下出气口处任一位置的流量计算公式，如下所示：
Qx＝k1*(P2-P1)*K*cosα*2R*sinβ*δx
其中：Qx为出气口处任一位置的流量，k1为压强差和气体流速间的相关性系数，P2为进气口处的压强，P1为反应腔内部的气体压强，α为气流极角，K为喷口形状系数，R为出气口边缘处和出气口中心之间的距离大小，β为出气口处任一位置出气口的上下边界与轴线之间的夹角，δx为微小距离变量。
由上述计算公式可知，气体流量越平均，其气体在反应腔内进行喷射的过程中，其喷射的均匀性就越好，进而其在腔体内部均匀分布的速度也就越快。
同样地，由图4中的左图可知，当出气口为圆形口时，出气口边缘距离中心点的距离越远时，其气流极角α对应的cosα值将会越小，出气口处任一位置出气口的上下边界与轴线之间的夹角β对应的sinβ值也会越小，从而可以发现出气口为圆形口时，其边缘处的出气流量和中心点的出气流量，将会存在有明显差距，进而可以知道该种形状下，气体的均匀性并不符合实际生产需求。
如图5所示，在本实施例中提出的喷射器，其出气口并非传统的圆孔形状，其距离喷口中心越远，其出气口的张口就越大，即其边界尺寸也就越大，对应的出气口边缘处和出气口中心之间的距离大小R值将增大，从而可以均衡整体的出气口处任一位置的流量Qx值的大小，使其在各处的流量大小均可以处在一个均值的大小范围内，进而能够实现再更大腔体内实现气体的均匀分布，同时也可以减少气体吹扫时间，提高镀膜速度。
从图5可以看出，出气口的边缘处呈圆形，出气口的中部呈长方形，且中部和边缘处有一个类梯形的缓冲带。这是因为边缘效应会使得出气口边缘处尺寸的线性增大，而无法满足气体的均匀分散，因此需要一个尺寸变更的缓冲带或突变状态来减缓或消除气体的扰动性。
同时由于出气口边缘处受到的气体摩擦力与出气口中心部位处相比较而言，摩擦力阻力要更大。虽然本发明在设计上使得出气口各处的流量大小可以处在一个均值的大小范围内，但是在一定范围内，出气口边缘处的流量大小必定小于中心处的流量大小，从而气体从出气口的边缘处喷出时受到的扰动或波动性就会较强，从而不利于整体的气体稳态传输和均匀分散。
因此在本实施例中，出气口边缘处的圆形半径r要不小于出气口中心位置处的宽度d的两倍，具体关系如下式所示：
r≥2d
其中：r为出气口边缘处的圆形半径，d为出气口中心位置处的宽度。
Claims (5)
1.一种用于ALD设备的喷射装置，其特征在于：包括气体分布器头部(1)，所述气体分布器头部(1)两侧设有进气口(2)和出气口(3)，所述进气口(2)为圆孔状进气口，所述出气口(3)为扁平的狭长形出气口，所述气体分布器头部(1)的内部由进气口(2)向出气口(3)过渡形成反应腔体。
2.根据权利要求1所述的用于ALD设备的喷射装置，其特征在于：所述气体分布器头部(1)在圆环安装垫板(4)上间隔设置多个，所述圆环安装垫板(4)上设有安装座(401)，所述气体分布器头部(1)上设有安装支柱(101)，通过安装支柱(101)安装于安装座(401)上。
3.根据权利要求1所述的用于ALD设备的喷射装置，其特征在于：所述进气口(2)位于所在侧边的中心位置，所述出气口(3)包括与进气口(2)中心对应的矩形扁口(301)以及位于矩形扁口(301)两侧的圆形口(302)，所述矩形扁口(301)向两侧的圆形口(302)过渡形成扁平的狭长形结构。
4.根据权利要求3所述的用于ALD设备的喷射装置，其特征在于：所述矩形扁口(301)的高度为d，所述圆形口(302)的半径为r，满足：r≥2d。
5.根据权利要求4所述的用于ALD设备的喷射装置，其特征在于：所述进气口(2)圆心与矩形扁口(301)的中心的连接线与所述进气口(2)圆心与圆形口(302)圆心的连接线的夹角为α，所述进气口(2)与出气口(3)的距离为L，所述矩形扁口(301)中心与圆形口(302)圆心距离为R，满足：
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0551949U (ja) * | 1991-12-11 | 1993-07-09 | 株式会社日立製作所 | Ｃｖｄ用ガス導入ノズル |
| JPH07283149A (ja) * | 1994-04-04 | 1995-10-27 | Nissin Electric Co Ltd | 薄膜気相成長装置 |
| JP2001054746A (ja) * | 1999-08-20 | 2001-02-27 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガスノズル |
| KR20020071231A (ko) * | 2001-03-05 | 2002-09-12 | 주식회사 하이닉스반도체 | 가스 분사 장치 |
| TW200830447A (en) * | 2006-08-08 | 2008-07-16 | Tokyo Electron Ltd | Thermal processing system with improved process gas flow and method for injecting a process gas into a thermal processing system |
| US20140057390A1 (en) * | 2012-08-27 | 2014-02-27 | Universal Display Corporation | Multi-nozzle organic vapor jet printing |
| CN106929819A (zh) * | 2017-03-30 | 2017-07-07 | 深圳市捷佳伟创新能源装备股份有限公司 | 一种mocvd设备反应腔体 |
| CN112384642A (zh) * | 2018-07-11 | 2021-02-19 | 应用材料公司 | 用于均匀流量分布和有效净化的气流引导件设计 |
-
2021
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0551949U (ja) * | 1991-12-11 | 1993-07-09 | 株式会社日立製作所 | Ｃｖｄ用ガス導入ノズル |
| JPH07283149A (ja) * | 1994-04-04 | 1995-10-27 | Nissin Electric Co Ltd | 薄膜気相成長装置 |
| JP2001054746A (ja) * | 1999-08-20 | 2001-02-27 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガスノズル |
| KR20020071231A (ko) * | 2001-03-05 | 2002-09-12 | 주식회사 하이닉스반도체 | 가스 분사 장치 |
| TW200830447A (en) * | 2006-08-08 | 2008-07-16 | Tokyo Electron Ltd | Thermal processing system with improved process gas flow and method for injecting a process gas into a thermal processing system |
| US20140057390A1 (en) * | 2012-08-27 | 2014-02-27 | Universal Display Corporation | Multi-nozzle organic vapor jet printing |
| CN106929819A (zh) * | 2017-03-30 | 2017-07-07 | 深圳市捷佳伟创新能源装备股份有限公司 | 一种mocvd设备反应腔体 |
| CN112384642A (zh) * | 2018-07-11 | 2021-02-19 | 应用材料公司 | 用于均匀流量分布和有效净化的气流引导件设计 |
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