CN219342283U - 一种喷淋头装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种喷淋头装置，包括外壳、内喷淋头、外喷淋头和用于驱动内喷淋头、外喷淋头上下运动的驱动机构，内喷淋头、外喷淋头和驱动机构均位于外壳内，内喷淋头与外喷淋头相互独立布置，内喷淋头和外喷淋头上分别单独设有驱动机构，内喷淋头和外喷淋头与驱动机构的输出端连接。内喷淋头和外喷淋头分别通过管路与化学气相沉积设备的气柜连接。在工艺腔室内喷淋头装置位于下电极基座的上方。本实用新型通过分区域调节高度，改变喷淋头与下电极基座的间距，搭配调节不同区域的气体流量，可优化沉积薄膜的厚度、台阶覆盖和应力等的均匀性。

Description

一种喷淋头装置

技术领域

本实用新型属于半导体设备技术领域，具体涉及一种喷淋头装置。

背景技术

目前，半导体和硅基Micro OLED微显示行业选所用的化学气相沉积设备喷淋头均为单体平面设计，调节晶圆和喷淋头的间距只能通过调整基座高度。高度范围在14-40mm之间单区域调节，每个区域间距一样，不能分区域调整。此类化学气相沉积设备沉积薄膜均匀性一般只能达到2％～3％的精度。随着半导体器件精度提高，尤其Micro OLED微显示行，沉积膜厚均匀性差会影响光的反射效率，进而影响到器件的发光效率，对所沉积薄膜的均匀要求越来约高，需求达到小于1％甚至更小。

现有半导体和微显行业的化学气相沉积设备的喷淋头是一体式设计，不可分区域调整气体流量和高度，工艺调节窗口较窄，在对沉积薄膜均匀性要求日益严苛的制程工艺中难以达到要求。故，目前为满足半导体和微显行业化学气相沉积薄膜均匀性要求更高的制程趋势，对可分区域调节气量和间距设备的需求已迫在眉睫。

2017-04-05公开的专利号为CN201510628464的实用新型专利公开了一种可缩短化学气相沉积机台达到稳定状态时间的喷淋头，主要解决现有的化学气相沉积机台达到稳定状态时间长的问题，本发明提供一种可缩短化学气相沉积机台达到稳定状态时间的喷淋头，所述喷淋头与载物台形成相对面，设置于反应腔室中，从喷淋头以喷淋状向载物台进行气体供给，该喷淋头包括喷淋板上表面，喷淋板下表面及多个通孔，所述喷淋板上表面与喷淋板下表面之间设有多个通孔；所述喷淋板下表面所有区域的表面均进行粗糙处理后的粗糙度为0.8-1.1微米。但该专利仍然无法解决上述技术问题。

实用新型内容

针对现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种结构简单、可分区域调节高度的喷淋头装置，本实用新型通过分区域调节高度，改变喷淋头与下电极基座的间距，搭配调节不同区域的气体流量，可优化沉积薄膜的厚度、台阶覆盖和应力等的均匀性。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：一种喷淋头装置，包括外壳、内喷淋头、外喷淋头和用于驱动内喷淋头、外喷淋头上下运动的驱动机构，内喷淋头、外喷淋头和驱动机构均位于外壳内，内喷淋头与外喷淋头相互独立布置，内喷淋头和外喷淋头上分别单独设有驱动机构，内喷淋头和外喷淋头与驱动机构的输出端连接。

进一步的，所述外壳内还设有安装板，安装板固定连接在外壳上，驱动机构固定连接在安装板上。

进一步的，所述驱动机构为升降电机，升降电机为伺服电机，内喷淋头和外喷淋头与升降电机的输出轴连接，升降电机的外壳固定连接在安装板上。

进一步的，所述驱动机构为伺服气缸，内喷淋头和外喷淋头与伺服气缸的伸缩杆连接，伺服气缸的固定端与安装板连接。

进一步的，所述内喷淋头和外喷淋头为同心圆结构，内喷淋头嵌套在外喷淋头中，内喷淋头与外喷淋头之间为间隙配合。

进一步的，所述内喷淋头和外喷淋头的高度调节范围为0-10mm。

进一步的，所述内喷淋头和外喷淋头的表面设置氧化钇涂层或在内喷淋头和外喷淋头的表面做阳极氧化。

进一步的，所述喷淋头装置还包括流量比控制器，流量比控制器的一端通过总管道与化学气相沉积设备的气柜连通，流量比控制器的另一端通过分管道Ⅰ与外喷淋头连通，通过分管道Ⅱ与内喷淋头连通。

采用本实用新型技术方案的优点为：

本实用新型通过分区域调节高度，改变喷淋头与下电极基座的间距，搭配调节不同区域的气体流量，可优化沉积薄膜的厚度、台阶覆盖和应力等的均匀性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：

图1为本实用新型喷淋头装置供气俯视示意图；

图2为本实用新型喷淋头装置供气侧视示意图；

图3为本实用新型喷淋头装置气体流量示意图一；

图4为本实用新型喷淋头装置气体流量示意图二；

图5为本实用新型喷淋头处于工位1状态示意图；

图6为本实用新型喷淋头处于工位2状态示意图；

图7为本实用新型喷淋头处于工位3状态示意图。

上述图中的标记分别为：1、内喷淋头；2、外喷淋头；3、驱动机构；4、安装板；5、气柜；6、流量比控制器；7、总管道；8、分管道Ⅰ；9、分管道Ⅱ；10、下电极基座。

具体实施方式

在本实用新型中，需要理解的是，术语“长度”；“宽度”；“上”；“下”；“前”；“后”；“左”；“右”；“竖直”；“水平”；“顶”；“底”“内”；“外”；“顺时针”；“逆时针”；“轴向”；“平面方向”；“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位；以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1至图7所示，一种喷淋头装置，包括外壳、内喷淋头1、外喷淋头2和用于驱动内喷淋头1、外喷淋头2上下运动的驱动机构3，内喷淋头1、外喷淋头2和驱动机构3均位于外壳内，内喷淋头1与外喷淋头2相互独立布置，内喷淋头1和外喷淋头2上分别单独设有驱动机构3，内喷淋头1和外喷淋头2与驱动机构3的输出端连接。内喷淋头1和外喷淋头2分别通过管路与化学气相沉积设备的气柜5连接。在工艺腔室内喷淋头装置位于下电极基座10的上方。本实用新型通过分区域调节高度，改变喷淋头与下电极基座的间距，搭配调节不同区域的气体流量，可优化沉积薄膜的厚度、台阶覆盖和应力等的均匀性。

为方便驱动机构3的安装和固定，外壳内还设有安装板4，安装板4固定连接在外壳上，驱动机构3固定连接在安装板4上。

驱动机构为升降电机，升降电机为伺服电机，内喷淋头1和外喷淋头2与升降电机的输出轴连接，升降电机的外壳固定连接在安装板4上。内喷淋头1和外喷淋头2上分别单独设置升降电机，升降电机单独控制内喷淋头1、外喷淋头2，内喷淋头1与外喷淋头2之间的升降互不干扰。

驱动机构也可为伺服气缸，内喷淋头1和外喷淋头2与伺服气缸的伸缩杆连接，伺服气缸的固定端与安装板4连接。内喷淋头1和外喷淋头2上分别单独设置伺服气缸，伺服气缸单独控制内喷淋头1、外喷淋头2，内喷淋头1与外喷淋头2之间的升降互不干扰。

内喷淋头1和外喷淋头2为同心圆结构，内喷淋头1嵌套在外喷淋头2中，内喷淋头1与外喷淋头2之间为间隙配合。内喷淋头1和外喷淋头2的高度调节范围为0-10mm。

内喷淋头1和外喷淋头2的表面设置氧化钇涂层或在内喷淋头1和外喷淋头2的表面做阳极氧化。

喷淋头装置还包括流量比控制器6，该流量比控制器6为MKS的DELTA^TM系列的2-zone流量比控制器，流量比控制器为现有技术中比较成熟的产品，应用也比较普遍，型号也不仅限于上述型号，也可采用其他型号的流量比控制器，只要能满足使用要求即可，具体型号技术人员可根据实际情况自行选。流量比控制器6的一端通过总管道7与化学气相沉积设备的气柜5连通，流量比控制器6的另一端通过分管道Ⅰ8与外喷淋头2连通，通过分管道Ⅱ8与内喷淋头1连通。工艺气体混合后经过流量比控制器(FRC)分成两路，分别注入内喷淋头和外喷淋头。可以根据实际需求通过在化学气相沉积设备的工艺菜单中设定流量比控制器(FRC)参数，调节内、外圈喷淋头的气体流量；并且可以通过位于其顶部的升降电机或伺服气缸，独立调节内、外圈喷淋头高度。高度调节范围0～10mm；内外圈喷淋头可以设定为等间距状态，也可设定为内圈高、外圈低状态，还可设定为内圈低、外圈高状态。

该喷淋头装置，由内喷淋头和外喷淋头组成，两者为同心圆设计，可以嵌套在一起组成一套喷淋头。喷淋头上分布尺寸与间距相同的气孔，表面做阳极氧化。

本实用新型的喷淋头装置可分区域调节气体流量和间距，包括整套喷淋头，喷淋头由内外两个独立的同心圆组成。内外两区域喷淋头上装载伺服电机(升降电机)或伺服气缸，可以通过化学气相沉积设备工艺菜单中设定间距独立调整高度，高度调节范围0-10mm。内、外喷淋头内部隔绝，内外两区域独立供气，工艺气体混合后经过2-区域流量比控制器(2-Zone Flow Rate Controller)分别通入内喷淋头和外喷淋头，流量比例可在工艺菜单设定。通过在工艺菜单中设定内、外喷淋头的高度和气体流量比，调节不同区域的间距和气体流量，调整内外圈沉积速率，优化沉积薄膜均匀性。该喷淋头应用到化学气相沉积设备上可以增大工艺调节窗口，更好的调节沉积薄膜的厚度、台阶覆盖和应力等的均匀性。

如图1所示，分区域调节气流量喷淋头装置供气俯视图，工艺气体混合后经过流量比控制器(FRC)分成两路，分别注入内喷淋头和外喷淋头；如图2所示，分区域调节气流量喷淋头装置供气侧视图，可以根据实际需求通过在工艺菜单中设定流量比控制器(FRC)参数，调节内、外圈气体流量；并且可以通过位于其顶部的升降电机，独立调节内、外圈喷淋头高度。如图3，气体流量示意一，内圈喷淋头流量小，外圈喷淋头流量大；如图4，气体流量示意二，内圈喷淋头流量大，外圈喷淋头流量小；如图5-7所示，分区域调节气流量喷淋头装置高度调节侧视图，可以根据实际需求在工艺菜单中设定间距参数，通过伺服电机调节内、外圈喷淋头的高度，高度调节范围0～10mm；内外圈喷淋头可以设定为等间距状态，如图5所示工位1；可设定为内圈高、外圈低状态，如图6所示工位2；也可设定为内圈低、外圈高状态，如图7所示工位3。

本实用新型喷淋头分区域为两个，组合方式由内外两个同心圆喷淋头嵌套而成，喷淋头表面做阳极氧化或氧化钇涂层(Y2O3 Coating)；内喷淋头和外喷淋头相互独立，可以通过伺服电机分别调节高度，组件驱动方式可替换为气缸；内喷淋头和外喷淋头供气隔绝，气体通过流量比控制器分为两路分别注入，可以在工艺菜单中设定流量比调节内外圈气体流量；该喷淋头装置不仅适用于化学气相沉积(PECVD)设备，同样适用于其它具有喷淋头的半导体设备。

以上结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种喷淋头装置，其特征在于：包括外壳、内喷淋头(1)、外喷淋头(2)和用于驱动内喷淋头(1)、外喷淋头(2)上下运动的驱动机构(3)，内喷淋头(1)、外喷淋头(2)和驱动机构(3)均位于外壳内，内喷淋头(1)与外喷淋头(2)相互独立布置，内喷淋头(1)和外喷淋头(2)上分别单独设有驱动机构(3)，内喷淋头(1)和外喷淋头(2)与驱动机构(3)的输出端连接。

2.如权利要求1所述的一种喷淋头装置，其特征在于：所述外壳内还设有安装板(4)，安装板(4)固定连接在外壳上，驱动机构(3)固定连接在安装板(4)上。

3.如权利要求2所述的一种喷淋头装置，其特征在于：所述驱动机构为升降电机，升降电机为伺服电机，内喷淋头(1)和外喷淋头(2)与升降电机的输出轴连接，升降电机的外壳固定连接在安装板(4)上。

4.如权利要求2所述的一种喷淋头装置，其特征在于：所述驱动机构为伺服气缸，内喷淋头(1)和外喷淋头(2)与伺服气缸的伸缩杆连接，伺服气缸的固定端与安装板(4)连接。

5.如权利要求3或4所述的一种喷淋头装置，其特征在于：所述内喷淋头(1)和外喷淋头(2)为同心圆结构，内喷淋头(1)嵌套在外喷淋头(2)中，内喷淋头(1)与外喷淋头(2)之间为间隙配合。

6.如权利要求5所述的一种喷淋头装置，其特征在于：所述内喷淋头(1)和外喷淋头(2)的高度调节范围为0-10mm。

7.如权利要求5所述的一种喷淋头装置，其特征在于：所述内喷淋头(1)和外喷淋头(2)的表面设置氧化钇涂层或在内喷淋头(1)和外喷淋头(2)的表面做阳极氧化。

8.如权利要求5所述的一种喷淋头装置，其特征在于：所述喷淋头装置还包括流量比控制器(6)，流量比控制器(6)的一端通过总管道(7)与化学气相沉积设备的气柜(5)连通，流量比控制器(6)的另一端通过分管道Ⅰ(8)与外喷淋头(2)连通，通过分管道Ⅱ(9)与内喷淋头(1)连通。

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