CN117127171A - 喷淋板组件及薄膜沉积设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了喷淋板组件及薄膜沉积设备。该喷淋板组件包括：喷淋板及上盖板。该上盖板位于该喷淋板上方，该上盖板的中心具有进气口，该上盖板上呈放射状自该进气口延径向设置有多排通气单元，该多排通气单元的下部贯穿该上盖板的下表面，朝向该喷淋板的上部通气。
Description
技术领域
本发明涉及半导体加工领域，尤其涉及薄膜沉积设备。
背景技术
在半导体的加工过程中，例如薄膜沉积工艺，会采用喷淋板喷淋气体至待加工的半导体表面，在喷淋板内部的喷淋腔室中，如何增强腔室内部气体流动的均匀性，对提升产品的工艺加工质量至关重要。
通常，气体管路通到喷淋组件的过程中，气体是从中间慢慢扩散至边缘，由此导致目标薄膜的厚度呈阶梯状，厚度均匀性差，一般表现为中间厚，边缘薄，这会影响产品良率，甚至导致产品异常。
因此，亟需一种能改善薄膜沉积均匀性的喷淋板组件。
发明内容
为了改善薄膜沉积设备在薄膜沉积过程中反应气体流动不均匀、成膜不均匀的问题，本发明提供了一种喷淋板组件。
该喷淋板组件包括喷淋板和上盖板。该上盖板位于该喷淋板上方，该上盖板的中心具有进气口，该上盖板上呈放射状自该进气口延径向设置有多排通气单元，该多排通气单元的下部贯穿该上盖板的下表面，朝向该喷淋板的上部通气。
在一个实施例中，该多排通气单元中的每排通气单元包括一个导管和多个圆管，该导管的轴向为延该上盖板的径向方向设置，该导管的靠该上盖板的中心方向的一端与该进气口连通，另一端封口；该多个圆管并排设置，该多个圆管的轴向与该导管的轴向垂直，每个圆管的上端均与该导管连通，下端贯穿该上盖板的底部，该多个圆管的孔径由中心向该上盖板的圆周方向逐渐增大。
在一个实施例中，该进气口与一进气管路的下部连通，该进气管路的下部的侧面设有多个通孔，分别与该导管连通。
在一个实施例中，该喷淋板上分布多圈水滴形喷淋孔。
在一个实施例中，该喷淋孔内圈孔数少于外圈，且该喷淋板上的喷淋孔整体呈旋流式排布。
在一个实施例中，该水滴形的尖部朝向该喷淋板的中心方向。
本发明还提供了一种包含上述喷淋组件的薄膜沉积设备。
该薄膜沉积设备包括进气管路、喷淋板组件、反应腔室。
该喷淋板组件包括喷淋板和上盖板。
其中，该上盖板位于该喷淋板上方，该喷淋板位于该反应腔室的上方，该上盖板的中心具有进气口，该进气管路与该进气口连通，该上盖板上呈放射状自该进气口延径向设置有多排通气单元，该多排通气单元的下部贯穿该上盖板的下表面，朝向该喷淋板的上部通气。
在一个实施例中，该多排通气单元中的每排通气单元包括一个导管和多个圆管，该导管的轴向为延该上盖板的径向方向设置，该导管的靠该上盖板的中心方向的一端与该进气口连通，另一端封口；该多个圆管并排设置，该多个圆管的轴向与该导管的轴向垂直，每个圆管的上端均与该导管连通，下端贯穿该上盖板的底部，该多个圆管的孔径由中心向该上盖板的圆周方向逐渐增大。
在一个实施例中，该进气管路的下部的侧面设有多个通孔，分别与该导管连通。
在一个实施例中，该喷淋板上分布多圈水滴形喷淋孔。
在一个实施例中，该喷淋孔内圈孔数少于外圈，且该喷淋板上的喷淋孔整体呈旋流式排布。
在一个实施例中，该水滴形的尖部朝向该喷淋板的中心方向。
根据本发明的技术方案，反应气体进入薄膜沉积设备腔室顶部后经过上盖板的孔径逐渐增大的各圆管以及喷淋孔阻抗作用，气流通量从喷淋板中心到边缘逐渐增大，均匀到达腔内样品台处。喷淋通道内气压均匀性提高，从出气面的各个区域喷出气流量也更均衡，从而提高样品的镀膜均匀度。此外，喷淋板上分布若干圈水滴形通孔喷淋孔；且喷淋孔内圈孔数少于外圈，整体呈旋流式排布，此种结构使得进气更充分和均匀。
附图说明
本发明的以上发明内容以及下面的具体实施方式在结合附图阅读时会得到更好的理解。需要说明的是，附图仅作为所请求保护的发明的示例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的元素。
图1示出根据本发明一实施例的薄膜沉积设备示意图；
图2示出根据本发明一实施例的上盖板的仰视图；
图3示出根据本发明一实施例的上盖板的截面图；
图4示出根据本发明一实施例的上盖板的截面图；
图5示出根据本发明一实施例的喷淋板上的喷淋孔排布示意图；
图6示出根据本发明一实施例的喷淋板的局部示意图。
具体实施方式
以下在具体实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的说明书、权利要求及附图，本领域技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。虽然本发明的描述将结合优选实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，在以下的说明中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“水平”、“垂直”应被理解为该段以及相关附图中所绘示的方位。此相对性的用语仅是为了方便说明之用，其并不代表其所叙述的装置需以特定方位来制造或运作，因此不应理解为对本发明的限制。
能理解的是，虽然在此可使用术语“第一”、“第二”、“第三”等来叙述各种部件、通道、组件、区域、层和/或部分，这些部件、通道、组件、区域、层和/或部分不应被这些用语限定，且这些用语仅是用来区别不同的部件、通道、组件、区域、层和/或部分。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。
一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字或数值参数可以为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本申请一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。
同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
气体管路通到传统的喷淋组件的过程中，气体是从中间慢慢扩散至边缘，由此导致目标薄膜的厚度呈阶梯状，厚度均匀性差，一般表现为中间厚，边缘薄，这会影响产品良率，甚至导致产品异常。
为了解决这一问题，本发明提供了一种改善薄膜沉积设备(例如，化学气相沉积CVD)腔内成膜均匀性的喷淋板组件以及包含有该喷淋板组件的薄膜沉积设备。
该薄膜沉积设备具有进气管路、喷淋板组件、反应腔室。喷淋板组件包括上盖板以及喷淋板。上盖板位于喷淋板上方。喷淋板位于反应腔室的上部。进气管路与上盖板的中心部位连通。上盖板上从中心位置延径向方向设置有多排通气单元。每排通气单元具有多个圆管，这些圆管的直径由中心向圆周方向逐渐增大。圆管向下开孔连通喷淋板上部，使得进气管路进入的反应气体从上盖板中心部位进入并进而从圆管向喷淋板输送。反应气体进入薄膜沉积设备腔室顶部后经过上盖板小孔以及喷淋孔阻抗作用，气流通量从喷淋板中心到边缘逐渐增大，均匀到达腔内样品台处。喷淋通道内气压均匀性提高，从出气面的各个区域喷出气流量也更均衡，从而提高样品的镀膜均匀度。此外，喷淋板上分布若干圈水滴形通孔喷淋孔；且喷淋孔内圈孔数少于外圈，整体呈旋流式排布，此种结构使得进气更充分和均匀。
图1示出根据本发明一实施例的薄膜沉积设备示意图。本发明的薄膜沉积设备包括进气管路103、喷淋板组件、反应腔室104。喷淋板组件包括上盖板101、喷淋板102。上盖板101位于喷淋板102上方。喷淋板102位于反应腔室104的上部。反应气体通过进气管路103进入上盖板101并进而通入喷淋板102，最终进入反应腔室104。
图2示出根据本发明一实施例的上盖板的仰视图。上盖板101的中心具有进气口。上盖板101从中心位置呈放射状延径向设置有多排通气单元(图2中呈多条直线条示出)。
图3示出根据本发明一实施例的上盖板的截面图。上盖板的进气口与进气管路103的下部连通。但进气管路并不贯穿上盖板底部，而是止于上盖板内部。进气管路103的下部的侧面设有多个通孔，分别与上盖板的多排通气单元连通。每个通孔连通一排通气单元的导管。
每排通气单元包括一个导管和多个圆管，该导管的轴向延上盖板的径向方向设置，导管的靠上盖板中心方向的一端与进气口连通，另一端封口。多个圆管并列排布，该多个圆管的轴向与导管的轴向垂直，每个圆管的上端均与该导管连通，下端贯通上盖板的底部，通往喷淋板上部。该多个圆管的孔径由中心向圆周方向逐渐增大。
图4示出根据本发明一实施例的上盖板的截面图。在图4的实施例中，靠近进气口最近处的第一个圆管的孔径为1.2mm，第二个圆孔的孔径为1.22mm，延径向递增到最后一个孔径为1.98mm。
图5示出根据本发明一实施例的喷淋板上的喷淋孔排布示意图。喷淋板上分布若干圈水滴形通孔喷淋孔(水滴形如图6所示)。喷淋孔内圈孔数少于外圈，且整体呈旋流式排布，气流直喷反应腔室内，旋流外部孔分布更均匀进气更充分。
图6示出根据本发明一实施例的喷淋板的局部示意图。如图6所示，该喷淋板上的喷淋孔呈水滴形。
在一个实施例中，水滴形的尖部朝喷淋板的中心方向。
本发明提供了一种喷淋板组件。该喷淋板组件包括喷淋板和上盖板。该上盖板位于该喷淋板上方，该上盖板的中心具有进气口，该上盖板上呈放射状自该进气口延径向设置有多排通气单元，该多排通气单元的下部贯穿该上盖板的下表面，朝向该喷淋板的上部通气。
在一个实施例中，该多排通气单元中的每排通气单元包括一个导管和多个圆管，该导管的轴向为延该上盖板的径向方向设置，该导管的靠该上盖板的中心方向的一端与该进气口连通，另一端封口；该多个圆管并排设置，该多个圆管的轴向与该导管的轴向垂直，每个圆管的上端均与该导管连通，下端贯穿该上盖板的底部，该多个圆管的孔径由中心向该上盖板的圆周方向逐渐增大。
在一个实施例中，该进气口与一进气管路的下部连通，该进气管路的下部的侧面设有多个通孔，分别与该导管连通。
在一个实施例中，该喷淋板上分布多圈水滴形喷淋孔。
在一个实施例中，该喷淋孔内圈孔数少于外圈，且该喷淋板上的喷淋孔整体呈旋流式排布。
在一个实施例中，该水滴形的尖部朝向该喷淋板的中心方向。
本发明还提供了一种包含上述喷淋组件的薄膜沉积设备。
该薄膜沉积设备包括进气管路、喷淋板组件、反应腔室。
该喷淋板组件包括喷淋板和上盖板。
其中，该上盖板位于该喷淋板上方，该喷淋板位于该反应腔室的上方，该上盖板的中心具有进气口，该进气管路与该进气口连通，该上盖板上呈放射状自该进气口延径向设置有多排通气单元，该多排通气单元的下部贯穿该上盖板的下表面，朝向该喷淋板的上部通气。
在一个实施例中，该多排通气单元中的每排通气单元包括一个导管和多个圆管，该导管的轴向为延该上盖板的径向方向设置，该导管的靠该上盖板的中心方向的一端与该进气口连通，另一端封口；该多个圆管并排设置，该多个圆管的轴向与该导管的轴向垂直，每个圆管的上端均与该导管连通，下端贯穿该上盖板的底部，该多个圆管的孔径由中心向该上盖板的圆周方向逐渐增大。
在一个实施例中，该进气管路的下部的侧面设有多个通孔，分别与该导管连通。
在一个实施例中，该喷淋板上分布多圈水滴形喷淋孔。
在一个实施例中，该喷淋孔内圈孔数少于外圈，且该喷淋板上的喷淋孔整体呈旋流式排布。
在一个实施例中，该水滴形的尖部朝向该喷淋板的中心方向。
根据本发明的技术方案，反应气体进入薄膜沉积设备腔室顶部后经过上盖板的孔径逐渐增大的各圆管以及喷淋孔阻抗作用，气流通量从喷淋板中心到边缘逐渐增大，均匀到达腔内样品台处。喷淋通道内气压均匀性提高，从出气面的各个区域喷出气流量也更均衡，从而提高样品的镀膜均匀度。此外，喷淋板上分布若干圈水滴形通孔喷淋孔；且喷淋孔内圈孔数少于外圈，整体呈旋流式排布，此种结构使得进气更充分和均匀。
上文采用的术语和表述方式只是用于描述，本发明并不应局限于这些术语和表述。使用这些术语和表述并不意味着排除任何示意和描述(或其中部分)的等效特征，应认识到可能存在的各种修改也应包含在权利要求范围内。其他修改、变化和替换也可能存在。相应的，权利要求应视为覆盖所有这些等效物。
同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。
同样，需要指出的是，虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可做出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。
Claims (12)
1.一种喷淋板组件，其特征在于，包括：
喷淋板；
上盖板，该上盖板位于该喷淋板上方，该上盖板的中心具有进气口，该上盖板上呈放射状自该进气口延径向设置有多排通气单元，该多排通气单元的下部贯穿该上盖板的下表面，朝向该喷淋板的上部通气。
2.如权利要求1所述的喷淋板组件，其特征在于，该多排通气单元中的每排通气单元包括一个导管和多个圆管，该导管的轴向为延该上盖板的径向方向设置，该导管的靠该上盖板的中心方向的一端与该进气口连通，另一端封口；该多个圆管并排设置，该多个圆管的轴向与该导管的轴向垂直，每个圆管的上端均与该导管连通，下端贯穿该上盖板的底部，该多个圆管的孔径由中心向该上盖板的圆周方向逐渐增大。
3.如权利要求2所述的喷淋板组件，其特征在于，该进气口与一进气管路的下部连通，该进气管路的下部的侧面设有多个通孔，分别与该导管连通。
4.如权利要求1所述的喷淋板组件，其特征在于，该喷淋板上分布多圈水滴形喷淋孔。
5.如权利要求4所述的喷淋板组件，其特征在于，该喷淋孔内圈孔数少于外圈，且该喷淋板上的喷淋孔整体呈旋流式排布。
6.如权利要求4所述的喷淋板组件，其特征在于，该水滴形的尖部朝向该喷淋板的中心方向。
7.一种薄膜沉积设备，其特征在于，包括：
进气管路、喷淋板组件、反应腔室；
该喷淋板组件包括：喷淋板和上盖板；
其中，该上盖板位于该喷淋板上方，该喷淋板位于该反应腔室的上方，该上盖板的中心具有进气口，该进气管路与该进气口连通，该上盖板上呈放射状自该进气口延径向设置有多排通气单元，该多排通气单元的下部贯穿该上盖板的下表面，朝向该喷淋板的上部通气。
8.如权利要求7所述的薄膜沉积设备，其特征在于，该多排通气单元中的每排通气单元包括一个导管和多个圆管，该导管的轴向为延该上盖板的径向方向设置，该导管的靠该上盖板的中心方向的一端与该进气口连通，另一端封口；该多个圆管并排设置，该多个圆管的轴向与该导管的轴向垂直，每个圆管的上端均与该导管连通，下端贯穿该上盖板的底部，该多个圆管的孔径由中心向该上盖板的圆周方向逐渐增大。
9.如权利要求8所述的薄膜沉积设备，其特征在于，该进气管路的下部的侧面设有多个通孔，分别与该导管连通。
10.如权利要求7所述的薄膜沉积设备，其特征在于，该喷淋板上分布多圈水滴形喷淋孔。
11.如权利要求10所述的薄膜沉积设备，其特征在于，该喷淋孔内圈孔数少于外圈，且该喷淋板上的喷淋孔整体呈旋流式排布。
12.如权利要求10所述的薄膜沉积设备，其特征在于，该水滴形的尖部朝向该喷淋板的中心方向。
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