CN210215520U

CN210215520U - 用于分配工艺气体的喷头和物理气相沉积设备

Info

Publication number: CN210215520U
Application number: CN201920979542.6U
Authority: CN
Inventors: Wen He; 何文; Chao Xue; 薛超; Zongxian Lin; 林宗贤
Original assignee: Huaian Imaging Device Manufacturer Corp
Current assignee: Huaian Imaging Device Manufacturer Corp
Priority date: 2019-06-26
Filing date: 2019-06-26
Publication date: 2020-03-31
Anticipated expiration: 2029-06-26

Abstract

本实用新型涉及一种用于分配工艺气体的喷头，包括：总气流管，其被配置为将工艺气体输入到分气流管中；恒温管，其被配置为将恒温液输入到部分地包围气室的恒温器中；恒温器，其被配置为对喷头中用于容纳工艺气体的气室进行热隔离；多个喷淋板，所述多个喷淋板在其厚度方向上彼此间隔一定距离地布置在所述气室中，使得所述气室被所述多个喷淋板分隔成多个子气室，其中所述喷淋板具有允许工艺气体透过的穿孔；第一分气流管，其被配置为将工艺气体引入到所述多个子气室至少之一的中部；以及第二分气流管，其被配置为将工艺气体引入到所述多个子气室至少之一的边缘处。通过本实用新型，可改善目标薄膜的厚度均匀性。

Description

用于分配工艺气体的喷头和物理气相沉积设备

技术领域

本实用新型总的来说涉及半导体制造领域，具体而言，涉及一种用于分配工艺气体的喷头。此外，本实用新型还涉及一种采用该喷头的物理气相沉积设备。

背景技术

如今，半导体器件已深入到现代生活的方方面面。而诸如计算机、移动电话之类的大多数电子产品的核心部件、如处理器、存储器等都含有半导体器件。半导体器件已在现代信息化设备中扮演至关重要的角色。

半导体制造的一个重要工艺是物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)。PVD是指，在真空条件下，采用物理方法，将镀料(固体或液体)气化并加入低压气体以形成工艺气体，最后通过所述工艺气体在基体表面沉积目标薄膜。

现有PVD设备中的一个问题是，由于在从气体管路通到喷淋组件的后制程中，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。而且PVD设备的腔体越大，气流行程也就越长，由此厚度的平均值就越差，这会影响产品良率，甚至导致产品异常。

实用新型内容

本实用新型的任务是提供一种用于分配工艺气体的喷头以及一种采用该喷头的物理气相沉积设备，通过该喷头和/或该设备，可以改善目标薄膜的厚度均匀性，从而提高产品良品率和质量。

根据本实用新型，该任务通过一种用于分配工艺气体的喷头来解决，该喷头包括：

总气流管，其被配置为将工艺气体输入到分气流管中；

恒温器，其被配置为对喷头中用于容纳工艺气体的气室进行热隔离；

恒温管，其被配置为将恒温液输入到至少部分地包围气室的恒温器中；

多个喷淋板，所述多个喷淋板在其厚度方向上彼此间隔一定距离地布置在所述气室中，使得所述气室被所述多个喷淋板分隔成多个子气室，其中所述喷淋板具有允许工艺气体透过的穿孔；

第一分气流管，其被配置为将工艺气体引入到所述多个子气室至少之一的中部；以及

第二分气流管，其被配置为将工艺气体引入到所述多个子气室至少之一的边缘处。

在本实用新型中，“中部”是指两个末端之间的中线左右一定范围内的区域，该范围例如是以中线与末端之间的子中线为界的两个区域中更靠近中线的区域。同理，“边缘”是指末端以及靠近末端的一定范围的区域，该范围例如是以中线与末端之间的子中线为界的两个区域中更靠近末端的区域。

在本实用新型的一个优选方案中规定，所述恒温器包括：

水盘，其在与喷淋板的长度方向平行的方向上延伸并覆盖气室的顶部；以及

水环，其在与喷淋板的长度方向垂直的方向上延伸并覆盖气室的侧面。

通过设置水盘和水环形式的恒温器，恒温器，可以更好地对气室进行热隔离，由此使得在工艺气体进入高温气室时，气体与在进入工艺气室之前温度基本一致，以避免气室的高温提前解离工艺气体。

在本实用新型的一个扩展方案中规定，在第一分气流管和/或第二分气流管中布置有气流控制阀。气流控制阀例如可以根据工艺需要对气流大小进行调节，由此达到工艺所需的均匀膜厚。此外，气流控制阀还可以关断气流。在本实用新型的教导下，其它阀门也是可设想的、例如止回阀。

在本实用新型的一个优选方案中规定，所述喷淋板包括第一喷淋板、第二喷淋板和第三喷淋板，它们从上到下依次间隔一定距离布置。通过设置3个喷淋板，可以实现工艺气体的较好的均匀分配，由此实现更加均匀的薄膜沉积。

在本实用新型的另一优选方案中规定，第一喷淋板和第二喷淋板的穿孔的直径在喷淋板的厚度方向上不变，并且第三喷淋板的穿孔的直径在平喷淋板的厚度方向上向外减小。通过设置第一和第二喷淋板中的垂直穿孔，气流可直接落下，通过设置第三喷淋板中的上端大下端小的穿孔，可以堆积气流，由此达到工艺气体均匀分布，进而实现产品厚度平均。

此外，本实用新型还提供了一种物理气相沉积设备，该设备具有根据本实用新型的喷头。

本实用新型至少具有下列优点：本实用新型通过设置多个喷淋板，可以将气室分隔成多个子气室，由此提高气体的均匀程度；同时，在子气室的中部和边缘部同时供气，可以进一步提高气体的均匀程度；最后，通过设置直孔和漏斗状孔，可以实现气体的集聚效果，由此实现更均匀的气体输出。

附图说明

下面结合具体实施方式参考附图进一步阐述本实用新型。

图1示出了根据本实用新型的喷头的示意图；以及

图2示出了根据本实用新型的喷头的喷淋板的示意图。

具体实施方式

应当指出，各附图中的各组件可能为了图解说明而被夸大地示出，而不一定是比例正确的。在各附图中，给相同或功能相同的组件配备了相同的附图标记。

在本实用新型中，除非特别指出，“布置在…上”、“布置在…上方”以及“布置在…之上”并未排除二者之间存在中间物的情况。此外，“布置在…上或上方”仅仅表示两个部件之间的相对位置关系，而在一定情况下、如在颠倒产品方向后，也可以转换为“布置在…下或下方”，反之亦然。

在本实用新型中，各实施例仅仅旨在说明本实用新型的方案，而不应被理解为限制性的。

在本实用新型中，除非特别指出，量词“一个”、“一”并未排除多个元素的场景。

在此还应当指出，在本实用新型的实施例中，为清楚、简单起见，可能示出了仅仅一部分部件或组件，但是本领域的普通技术人员能够理解，在本实用新型的教导下，可根据具体场景需要添加所需的部件或组件。

在此还应当指出，在本实用新型的范围内，“相同”、“相等”、“等于”等措辞并不意味着二者数值绝对相等，而是允许一定的合理误差，也就是说，所述措辞也涵盖了“基本上相同”、“基本上相等”、“基本上等于”。以此类推，在本实用新型中，表方向的术语“垂直于”、“平行于”等等同样涵盖了“基本上垂直于”、“基本上平行于”的含义。

下面结合具体实施方式参考附图进一步阐述本实用新型。

图1示出了根据本实用新型的喷头100的示意图。

如图1所示，根据本实用新型的喷头100包括下列部件，其中一些部件是可选的：

·总气流管101，其被配置为将工艺气体输入到分气流管(至少包括第一分气流管108和第二分气流管104)中。

·恒温器、在此为水盘105和水环106，其被配置为通过恒温液在恒温器中的流动对气室109进行热隔离。在此，气室109是喷头100内部的用于容纳工艺气体的空间，气室109例如是由恒温器围成的。由于气室的温度一般较高、例如可高达270℃，因此恒温器、水盘105和水环106的作用例如是对工艺气体做温度隔离或热隔离，防止工艺气体在未进入气室以前就因气室中传导出的高温而提前解离。恒温液是用于使工艺气体保持恒温的液体，其例如为异丙醇加纯水，其它恒温液也是可设想的。恒温液例如可以将工艺气体保持在某个温度或温度范围、如 48℃-52℃，恒温液例如可以由换热器来提供，恒温器的恒温可以根据要求被设置为工艺气体的温度或一定温度范围。为了实现对气室的良好温度隔离，水盘105在与喷淋板107a-107c的长度方向平行的方向上延伸并且覆盖气室109的顶部；水环在与喷淋板107a-107c的长度方向垂直的方向上延伸并覆盖气室109的侧面。在此应当指出，在其它实施例中，可以设置其它构造的恒温器、例如一体化成形的恒温器。

·恒温管、在此为水管102，其被配置为将恒温液输入到至少部分地包围气室的恒温器、在此为水盘105和水环106中。在此，恒温液是异丙醇加纯水，但是应当指出，在其它实施例中，可以采用其它恒温液。恒温管可以根据恒温器的形式来设计。例如根据恒温器的数目和构造形状，可以相应地设置用于向所述恒温器输送恒温液的恒温管。

·多个喷淋板、在此为3个喷淋板107a-107c，所述多个喷淋板 107a-107c在其厚度方向上彼此间隔一定距离地布置在气室109中，使得所述气室109被所述多个喷淋板107a-107c分隔成多个子气室、在此为3个子气室，其中所述喷淋板107a-107c具有允许工艺气体透过的穿孔(参见图2)。

第一分气流管108，其被配置为将工艺气体引入到所述多个子气室至少之一的中部、在此为最上面的子气室的中部。在本实用新型中，术语“中部”是指两个末端之间的中线左右一定范围内的区域，该范围例如是以中线与末端之间的子中线为界的两个区域中更靠近中线的区域。

第二分气流管104，其被配置为将工艺气体引入到所述多个子气室至少之一的边缘处、在此第二子气室的两端处。在本实用新型中，术语“边缘”是指末端以及靠近末端的一定范围的区域，该范围例如是以中线与末端之间的子中线为界的两个区域中更靠近末端的区域。

图2示出了根据本实用新型的喷头的喷淋板的示意图。

如图2所示，喷头100包括3个喷淋板107a-107c，它们在其厚度方向上从上到下依次间隔一定距离布置。第一和第二喷淋板107a、107b 具有直线形的穿孔201，所述穿孔201的直径在喷淋板107a-107c的厚度方向上不变。第三喷淋板107c具有梯形穿孔202，所述穿孔202的直径在平喷淋板107a-107c的厚度方向上向外、即从喷头内部向外(在此图中为从上到下)减小。通过设置第一和第二喷淋板107a、107b中的垂直穿孔，气流可直接落下，通过设置第三喷淋板107c中的上端大下端小的穿孔，可以堆积气流，由此达到工艺气体均匀分布，进而实现产品厚度平均。

虽然本实用新型的一些实施方式已经在本申请文件中予以了描述，但是本领域技术人员能够理解，这些实施方式仅仅是作为示例示出的。本领域技术人员在本实用新型的教导下可以想到众多的变型方案、替代方案和改进方案而不超出本实用新型的范围。所附权利要求书旨在限定本实用新型的范围，并藉此涵盖这些权利要求本身及其等同变换的范围内的方法和结构。

Claims

1.一种用于分配工艺气体的喷头，其特征在于，包括：

总气流管，其被配置为将工艺气体输入到分气流管中；

2.根据权利要求1所述的喷头，其特征在于，所述恒温器包括：

3.根据权利要求1所述的喷头，其特征在于，在第一分气流管和/或第二分气流管中布置有气流控制阀。

4.根据权利要求1所述的喷头，其特征在于，所述喷淋板包括第一喷淋板、第二喷淋板和第三喷淋板，它们从上到下依次间隔一定距离布置。

5.根据权利要求4所述的喷头，其特征在于，第一喷淋板和第二喷淋板的穿孔的直径在喷淋板的厚度方向上不变，并且第三喷淋板的穿孔的直径在平喷淋板的厚度方向上向外减小。

6.一种物理气相沉积设备，其特征在于，具有根据权利要求1至5之一所述的喷头。