CN117737687A - 一种用于钨沉积设备的混气结构及混气方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于钨沉积设备的混气结构及混气方法，混气结构包括双套管进气结构、还原性气体缓存腔、预混腔、混合腔及冷却腔；双套管进气结构内侧套管为金属沉积前驱物进气管道，外侧套管为还原性气体进气管道，金属沉积前驱物进气管道出口收缩后与预混腔连通，还原性气体进气管道与还原性气体缓存腔连通，预混腔位于还原性气体缓存腔内下部，预混腔底端与混合腔连通；冷却腔将双套管进气结构下部、还原性气体缓存腔、混合腔包裹在内进行冷却；还原性气体缓存腔内的还原性气体沿预混腔环周切线方向进气，与预混腔内的金属沉积前驱物正交预混、螺旋下推进入混合腔。本发明混气均匀，同时能够避免颗粒物污染。
Description
技术领域
本发明涉及钨沉积技术领域，具体涉及一种用于钨沉积设备的混气结构及混气方法。
背景技术
钨沉积设备中常出现的一种问题是混气结构带来的颗粒物污染，源头是六氟化钨WF6及甲硅烷SiH4在进入反应腔前于高压区预混并发生反应。
为了解决这个问题，在这类设备中的混气结构通常有两种设计，一种是在气路中提前预混，利用管道实现WF6与SiH4预混均匀，这种预混比较充分，但缺点是提前反应，长期使用会有颗粒物污染，维护清洗周期很短，已经基本弃用了。还有一种是在反应腔顶端设计混气结构，混气区域处于接近腔压的低压区。这种混气结构有多种设计结构，使用方法也有差异。例如，如图1所示，WF6和SiH4采用两个管道分别进气，导致两种气体在混气区域混合不充分，易造成偏边，进而导致刻蚀不均匀。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种用于钨沉积设备的混气结构及混气方法，混气均匀，同时能够避免颗粒物污染。
本发明采用的技术方案如下：
一种用于钨沉积设备的混气结构，包括双套管进气结构、还原性气体缓存腔、预混腔、混合腔及冷却腔；
所述双套管进气结构内侧套管为金属沉积前驱物进气管道，外侧套管为还原性气体进气管道，所述金属沉积前驱物进气管道出口收缩后与预混腔连通，还原性气体进气管道与还原性气体缓存腔连通，所述预混腔位于还原性气体缓存腔内下部，所述预混腔底端与混合腔连通；所述冷却腔将双套管进气结构下部、还原性气体缓存腔、混合腔包裹在内进行冷却；
所述还原性气体缓存腔内的还原性气体沿所述预混腔环周切线方向进气，与预混腔内的金属沉积前驱物正交预混、螺旋下推进入混合腔。
本发明还提供了一种钨沉积设备的混气方法，采用上述的混气结构，所述混气方法步骤如下：
步骤一，对混气结构进行预抽，并利用惰性气体吹扫；
步骤二，先由金属沉积前驱物进气管道向预混腔内进气；之后还原性气体进气进入还原性气体缓存腔，还原性气体缓存腔内的还原性气体沿所述预混腔环周切线方向进气，在预混腔内形成螺旋气流，与预混腔内的金属沉积前驱物正交预混、螺旋下推进入混合腔，随后进入后续反应腔；
步骤三，反应结束后，先利用H2吹扫，再利用惰性气体吹扫。
有益效果：
1、本发明金属沉积前驱物进气管道、还原性气体进气管道构成双套管进气结构，还原性气路环周进入预混腔，预混腔中心对称且六氟化钨与还原性气体接触面大，盘旋向下载流，增长有效混气路径，混气充分。
2、本发明将金属沉积前驱物进气管道设计为圆锥状，结构简单、加工便利。
3、本发明金属沉积前驱物进气管道的气体出口端为微孔结构，气流出气嘴后到达预混腔，迅速降压扩散，利于低压区反应气混合均匀，同时微孔结构因压力梯度较高，气阻较大可有效防止还原性气体扩散进入气嘴提前反应形成颗粒污染物。
4、本发明设置的冷却腔在混气阶段提前冷却，可以防止提前反应。
附图说明
图1为现有混气结构示意图。
图2为本发明混气结构整体结构示意图。
图3为双套管进气结构的示意图。
图4为还原性气体的进气方式示意图。
图5为还原性气体的进气俯视图。
图6为混气方法流程图。
其中，1-金属沉积前驱物进气管道，2-还原性气体进气管道，3-预混腔，4-还原性气体缓存腔，5-混合腔，6-冷却腔。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种用于钨沉积设备的混气结构，包括双套管进气结构、还原性气体缓存腔4、预混腔3、混合腔5及冷却腔6，如图2所示。
如图2～5所示，双套管进气结构内侧套管为金属沉积前驱物进气管道1，外侧套管为还原性气体进气管道2，金属沉积前驱物进气管道1出口收缩后与预混腔3连通，还原性气体进气管道2与还原性气体缓存腔4连通。还原性气体通过环形气道向下进入还原性气体缓存腔4。金属沉积前驱物进气管道1进气道用于充入金属沉积前驱物及其惰性载气，金属沉积前驱物一般为六氟化钨；还原性气体进气管道2用于充入还原性气体及其惰性载气，还原性气体一般为SiH4或H2。
金属沉积前驱物进气管道1可以为阶梯轴状，阶梯轴分为大径段、小径段，大径段入口作为气体进口端，小径段出口作为气体出口端；当然大径段结构不限于圆柱形，还可以为球形、椭球形、长方体等，其与小径段构成异型结构。
本实施例中，金属沉积前驱物进气管道1设计为圆锥状，小径端作为气体出口端，大径端作为气体进口端。还原性气体进气管道2为圆筒状。
还原性气体缓存腔4可以为长方体或圆筒结构，其长度或直径大于还原性气体进气管道2的出口直径。预混腔3位于还原性气体缓存腔4内下部，预混腔3底端与混合腔5连通；混合腔5为圆台腔体结构，圆台小径端朝下，圆台大径端直径小于预混腔3直径；冷却腔6将双套管进气结构下部、还原性气体缓存腔4、混合腔5包裹在内进行冷却。冷却腔6腔体内部设有循环管路，循环管路内填充冷却液进行环周冷却。双套管进气结构、还原性气体缓存腔4、预混腔3、混合腔5及冷却腔6均为陶瓷结构。
具体地，预混腔3的无气体进入状态与反应腔初始压强一致，<10mTorr；当反应气体达到工艺最大使用时，预混腔3压强<180Torr；即当反应腔压强控制在0～90Torr时，预混腔3压强范围为：0～180Torr；气嘴压强>360Torr；预混腔3的压强为金属沉积前驱物1气嘴（气体出口端）压强的二分之一以下（由360Torr降至180Torr以下）。
金属沉积前驱物进气管道1的气体出口端为微孔结构，微孔结构是指进气管路的末端收口，出气孔径缩小形成微孔，使得气流在经过气嘴时流速增加气阻变大；气流出气嘴后到达预混腔3，扩容泄压，利于低压区反应气混合均匀。微孔结构直径即金属沉积前驱物进气管道1出口直径为0.1～1mm，金属沉积前驱物进气管道1气体进口端的外接圆直径/气体出口端的外接圆直径比例范围为2/1～10/1，进口直径为2～6mm。
预混腔3环周沿切线方向开孔，孔径为1～3mm；单排数量为4～20个；环周排数为2～6排。预混腔3陶瓷器壁的厚度通常为2～5mm，能够确保还原性气体迅速进入预混腔3内。还原性气体进入预混腔3内形成螺旋气流，与由金属沉积前驱物进气管道1进入预混腔3内的金属沉积前驱物气体正交预混，螺旋下推。
本实施例还提供了一种钨沉积设备的混气方法，采用上述实施例中的混气结构，如图6所示，该混气方法步骤如下：
步骤一，先预抽后吹扫：打开两条进气管路上气体质量流量控制器（MFC）后端的阀门，对混气结构进行预抽5～10s，并利用惰性气体吹扫5～10s，保证预混腔3和混合腔5无残留反应物。具体地，通过金属沉积前驱物进气管道1充入六氟化钨的惰性载气，通过还原性气体进气管道2充入SiH4或H2的惰性载气。
步骤二，WF6稳流后进行反应气体混合：由于六氟化钨饱和蒸汽压偏低，需要提前稳流，保证反应时流量稳定性，因此先由金属沉积前驱物进气管道1向预混腔3内进WF6气体5～10s（进气包括其惰性载气），此时还原性气体进气管道2的进气管路阀门关闭；之后开启还原性气体进气管道2的进气管路阀门，SiH4/H2等还原性气体（包括其惰性载气）通过还原性气体进气管道2进入还原性气体缓存腔4，还原性气体缓存腔4内的还原性气体沿预混腔3环周切线方向进气，在预混腔3内形成螺旋气流，与预混腔3内的六氟化钨正交预混、螺旋下推进入混合腔5，随后进入后续反应腔；混合时长为30～90s。
步骤三，H2先吹扫惰性气体后吹扫：反应结束后，关闭六氟化钨及载气支路阀门，利用H2吹扫5～10s，然后再利用还原性气体的惰性载气吹扫5～10s，保证无W、F等元素残留。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用于钨沉积设备的混气结构，其特征在于，包括双套管进气结构、还原性气体缓存腔、预混腔、混合腔及冷却腔；
所述双套管进气结构内侧套管为金属沉积前驱物进气管道，外侧套管为还原性气体进气管道，所述金属沉积前驱物进气管道出口收缩后与预混腔连通，还原性气体进气管道与还原性气体缓存腔连通，所述预混腔位于还原性气体缓存腔内下部，所述预混腔底端与混合腔连通；所述冷却腔将双套管进气结构下部、还原性气体缓存腔、混合腔包裹在内进行冷却；
所述还原性气体缓存腔内的还原性气体沿所述预混腔环周切线方向进气，与预混腔内的金属沉积前驱物正交预混、螺旋下推进入混合腔。
2.如权利要求1所述的用于钨沉积设备的混气结构，其特征在于，所述金属沉积前驱物进气管道为圆锥状，小径端作为气体出口端，大径端作为气体进口端。
3.如权利要求1所述的用于钨沉积设备的混气结构，其特征在于，所述金属沉积前驱物进气管道为阶梯轴状，阶梯轴分为大径段、小径段，大径段入口作为气体进口端，小径段出口作为气体出口端。
4.如权利要求2或3所述的用于钨沉积设备的混气结构，其特征在于，所述金属沉积前驱物进气管道的气体出口端为微孔结构，出口直径为0.1～1mm，金属沉积前驱物进气管道气体进口端的外接圆直径/气体出口端的外接圆直径比例范围为2/1～10/1。
5.如权利要求1所述的用于钨沉积设备的混气结构，其特征在于，所述预混腔环周沿切线方向开孔，孔径为1～3mm；单排数量为4～20个；环周排数为2～6排。
6.如权利要求1所述的用于钨沉积设备的混气结构，其特征在于，所述预混腔的压强为金属沉积前驱物进气管道压强的二分之一以下。
7.如权利要求1所述的用于钨沉积设备的混气结构，其特征在于，所述双套管进气结构、还原性气体缓存腔、预混腔、混合腔及冷却腔均为陶瓷结构。
8.如权利要求1-3、5-7任一项所述的用于钨沉积设备的混气结构，其特征在于，所述冷却腔腔体内部设有循环管路，循环管路内填充冷却液进行环周冷却。
9.一种钨沉积设备的混气方法，其特征在于，采用如权利要求1-8任一项所述的混气结构，所述混气方法步骤如下：
步骤一，对混气结构进行预抽，并利用惰性气体吹扫；
步骤二，先由金属沉积前驱物进气管道向预混腔内进气；之后还原性气体进气进入还原性气体缓存腔，还原性气体缓存腔内的还原性气体沿所述预混腔环周切线方向进气，在预混腔内形成螺旋气流，与预混腔内的金属沉积前驱物正交预混、螺旋下推进入混合腔，随后进入后续反应腔；
步骤三，反应结束后，先利用H2吹扫，再利用惰性气体吹扫。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070107654A1 (en) * | 2003-08-28 | 2007-05-17 | Shariar Motakef | High-purity crystal growth |
| CN201284372Y (zh) * | 2008-09-12 | 2009-08-05 | 甘志银 | 多重气流金属有机物化学气相沉积设备的反应腔体 |
| CN103243312A (zh) * | 2013-05-30 | 2013-08-14 | 光垒光电科技（上海）有限公司 | 喷淋头以及气相沉积设备 |
| CN110904432A (zh) * | 2018-09-14 | 2020-03-24 | 中微半导体设备(上海)股份有限公司 | 一种mocvd反应器 |
| CN115786881A (zh) * | 2021-09-09 | 2023-03-14 | 中微半导体设备(上海)股份有限公司 | 一种化学气相沉积设备及其气体混合装置 |
| WO2023213128A1 (zh) * | 2022-05-05 | 2023-11-09 | 拓荆科技股份有限公司 | 用于薄膜沉积的系统、设备和方法 |
| CN117070924A (zh) * | 2023-08-30 | 2023-11-17 | 江苏艾匹克半导体设备有限公司 | 一种化学气相沉积气流调节装置 |
-
2024
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070107654A1 (en) * | 2003-08-28 | 2007-05-17 | Shariar Motakef | High-purity crystal growth |
| CN201284372Y (zh) * | 2008-09-12 | 2009-08-05 | 甘志银 | 多重气流金属有机物化学气相沉积设备的反应腔体 |
| CN103243312A (zh) * | 2013-05-30 | 2013-08-14 | 光垒光电科技（上海）有限公司 | 喷淋头以及气相沉积设备 |
| CN110904432A (zh) * | 2018-09-14 | 2020-03-24 | 中微半导体设备(上海)股份有限公司 | 一种mocvd反应器 |
| CN115786881A (zh) * | 2021-09-09 | 2023-03-14 | 中微半导体设备(上海)股份有限公司 | 一种化学气相沉积设备及其气体混合装置 |
| WO2023213128A1 (zh) * | 2022-05-05 | 2023-11-09 | 拓荆科技股份有限公司 | 用于薄膜沉积的系统、设备和方法 |
| CN117070924A (zh) * | 2023-08-30 | 2023-11-17 | 江苏艾匹克半导体设备有限公司 | 一种化学气相沉积气流调节装置 |
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