CN102373439A - 化学沉积反应器及其喷洒装置 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种化学沉积反应器及其喷洒装置，所述喷洒装置包括若干气体输送单元，用以分别输入不同的气体；所述若干气体输送单元中，至少有一气体输送单元包括设置在所述喷洒装置中央的气体输送通道，该气体输送通道的一端为气体入口，另一端设置气体分配盘；所述气体分配盘设置多个通孔，流经所述气体输送通道的气体通过所述通孔流出；气体分配盘侧面通孔的孔径比气体分配盘中部通孔的孔径小，气体分配盘侧面的通孔倾斜设置。本发明减少了Shower Head的气孔数量来减少密封部位的数量，因此焊接部位比原来的少了很多，其构造简单，使用上出故障的概率小，能有效减少维护费用。
Description
技术领域
本发明属于半导体制造设备技术领域，涉及一种化学沉积反应器，尤其涉及一种化学沉积反应器的喷洒装置。
背景技术
现有的化学沉积装置中使用的反应器同时供给反应原料在半导体基板上生成薄膜。化学沉积基板上供给的原料气体从上向下流向的较多，这时为了原料气体可以顺畅供给至基板上。在气体流入口和基板之间使用喷洒装置Shower Head。
现有的Shower Head结构较复杂，如图1、图2所示。从图1中能看出各反应气体11、12气相上不混合，通过气体分配盘1、2、3独立的流入Shower Head。同时，各气体在分离的状态下通过各个分离膜形成的小孔流21、22从下面流出。此时，各个气体在不被混合的状态下，通过Shower Head底盘4均匀分布的小孔均匀的供给到基板上13，16。此外，Shower Head最底层是通过输入冷却水起进行保护作用；如图1所示，冷却水从入口18流入，从出口19流出。使用现有Shower Head的沉积方式，小面积的沉积的薄膜的厚度的均匀性是非常好的，但是制作大面积的Shower Head时制作本身是非常有难度的。
Shower Head具有这么复杂构造的原因是为了各个气体不被混合的状态下在基板上生成薄膜。同时，因普通薄膜生成时基板温度非常高，通过冷却水来对Shower Head进行降温保护作用，所以构造很复杂。此外，各个气体在Shower Head内不被混合，气体输送管21、22的气体分离膜2、3通过密封单元30完全密封。通过冷却水的Shower Head底部分的部位通过密封单元32密封，以防漏水。所有参与反应的气体和冷却水在Shower Head内完全分离不被混合，通过底部的小孔均匀的供给到基板上。
但是这样制作的Shower Head有如下缺点：为了提高生产率，制作大面积的Shower Head势必要增加气体分离层2、3、4的气孔数量。也就增加各个气体分离层的气体密封的强度。沉积薄膜时基板的温度近1000度，即使通过冷却水来冷却，Shower Head底部的密封部位受高温的冲击也会经常漏水。另外，即使大面积的Shower Head完全密封也因密封部位实在太多，哪怕有一个部分受到热冲击也得废弃掉不能使用。因此，如何减少密封数量成为制作大面积Shower Head的最重要问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种化学沉积反应器的喷洒装置，可减少气孔的数量，使其很容易制作大面积的Shower Head的特征。
此外，本发明进一步提供一种包括上述喷洒装置的化学沉积反应器，可减少气孔的数量，使其很容易制作大面积的Shower Head的特征。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种化学沉积反应器的喷洒装置，所述喷洒装置包括若干气体输送单元，用以分别输入不同的气体；所述若干气体输送单元中，至少有一气体输送单元包括一气体输送通道，该气体输送通道的一端为气体入口，另一端为气体出口。
作为本发明的一种优选方案，所述气体输送通道的气体出口处设置气体分配盘；所述气体分配盘设置多个通孔，流经所述气体输送通道的气体通过所述通孔流出。
作为本发明的一种优选方案，所述气体分配盘侧面通孔的孔径比气体分配盘中部通孔的孔径小，气体分配盘侧面的通孔倾斜设置。
作为本发明的一种优选方案，所述气体输送单元的气体输送通道设置于喷洒装置的中央区域；气体入口设置于气体输送通道的上部一端，气体出口设置于气体输送通道的下部一端。
作为本发明的一种优选方案，所述喷洒装置的若干气体输送单元分别包括一气体输送通道，该气体输送通道的一端为气体入口，另一端为气体出口；所述气体输送通道的气体出口处设置气体分配盘；所述气体分配盘设置多个通孔，流经所述气体输送通道的气体通过所述通孔流出；所述气体分配盘侧面通孔的孔径比气体分配盘中部通孔的孔径小，气体分配盘侧面的通孔倾斜设置。
作为本发明的一种优选方案，各气体输送单元的气体输送通道设置于喷洒装置的中部区域，各气体输送通道相互间隔设置。
作为本发明的一种优选方案，所述气体分配盘中部的通孔与气体输送通道平行设置；所述气体分配盘侧面的各通孔呈发散状，与气体输送通道的中轴线呈设定角度，在10°-80°之间。
一种化学沉积反应器的喷洒装置，所述喷洒装置包括若干气体输送单元，用以分别输入不同的气体；所述若干气体输送单元中，至少有一气体输送单元包括设置在所述喷洒装置中央的气体输送通道，该气体输送通道的一端为气体入口，另一端设置气体分配盘；所述气体分配盘设置多个通孔，流经所述气体输送通道的气体通过所述通孔流出；气体分配盘侧面通孔的孔径比气体分配盘中部通孔的孔径小，气体分配盘侧面的通孔倾斜设置。
作为本发明的一种优选方案，所述喷洒装置的若干气体输送单元分别包括一气体输送通道，该气体输送通道的一端为气体入口，另一端为气体出口；所述气体输送通道的气体出口处设置气体分配盘；所述气体分配盘设置多个通孔，流经所述气体输送通道的气体通过所述通孔流出；所述气体分配盘侧面通孔的孔径比气体分配盘中部通孔的孔径小，气体分配盘侧面的通孔倾斜设置。所述喷洒装置在各气体输送单元下方设置冷却水输送通道，所述气体输送单元、冷却水输送通道密封设置。
一种化学沉积反应器，所述化学沉积反应器包括上述的喷洒装置。
本发明的有益效果在于：本发明提出的化学沉积反应器及其喷洒装置，改造Shower Head的构造来做到制作过程的简单化。本发明减少了Shower Head的气孔数量来减少密封部位的数量，因此焊接部位比原来的少了很多，其构造简单，使用上出故障的概率小，能有效减少维护费用。
附图说明
图1为现有喷洒装置的结构示意图。
图2为现有喷洒装置底面气体入出口的结构示意图。
图3为本发明喷洒装置的结构示意图。
图4为气体分配盘的侧视图。
图5为气体分配盘的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
实施例一
请参阅图3，本发明揭示了化学沉积反应器及其喷洒装置Shower Head。所述化学沉积反应器的喷洒装置包括若干气体输送单元，用以分别输入不同的气体。所述喷洒装置在各气体输送单元下方设置冷却水输送通道，所述气体输送单元、冷却水输送通道密封设置。
所述若干气体输送单元中，至少有一气体输送单元包括一气体输送通道22’，该气体输送通道22’的一端为气体入口12’，另一端为气体出口。优选地，所述气体输送单元的气体输送通道设置于喷洒装置的中央区域；气体入口设置于气体输送通道的上部一端，气体出口设置于气体输送通道的下部一端。本实施例中，喷洒装置需要输入两种气体，一种气体的气体输送单元通过输送通道22’输送气体，另一种气体的气体输送单元仍然按现有技术中的方案输送。
所述气体输送通道的气体出口处设置气体分配盘4’；所述气体分配盘4’设置多个通孔13’、14、15，流经所述气体输送通道22’的气体通过所述通孔13’、14、15流出。请参阅图4、图5，通孔13’设置在气体分配盘4’的中部区域，通孔14、15设置在气体分配盘4’的侧面。所述气体分配盘22’侧面通孔的孔径尽可能的小，如可以设计成比气体分配盘中部通孔的孔径小，以使气体能喷到很远。
此外，所述气体分配盘中部的通孔13’与气体输送通道22’平行设置；气体分配盘侧面的通孔14、15倾斜设置。如图4所示，所述气体分配盘4’侧面的各通孔14、15呈发散状，与气体输送通道的中轴线呈设定角度，如在10°-80°之间(如30°、45°、60°)。各通孔的倾斜角度可以不同；如，气体分配盘包括若干圈通孔，第i圈设计成30°，第i+1圈设计成45°，第i+2圈设计成60°，等等。
综上所述，本发明提出的化学沉积反应器及其喷洒装置，改造Shower Head的构造来做到制作过程的简单化。本发明减少了Shower Head的气孔数量来减少密封部位的数量，因此焊接部位比原来的少了很多，其构造简单，使用上出故障的概率小，能有效减少维护费用。
实施例二
本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中，所述喷洒装置的若干气体输送单元中的多个(可以是2个或3个，甚至全部)分别包括一气体输送通道，该气体输送通道的一端为气体入口，另一端为气体出口；所述气体输送通道的气体出口处设置气体分配盘；所述气体分配盘设置多个通孔，流经所述气体输送通道的气体通过所述通孔流出；所述气体分配盘侧面通孔的孔径比气体分配盘中部通孔的孔径小，气体分配盘侧面的通孔倾斜设置。
各气体输送单元的气体输送通道设置于喷洒装置的中部区域，各气体输送通道相互间隔设置。
本实施例可以进一步地减少Shower Head的气孔数量，同时减少密封部位的数量，可有效降低故障率，减少维护费用。
实施例三
本发明的Shower Head具有：原料气体的入口、出口；各个原料气体的ShowerHead内部分离的分离层；上述原料气体中一种是通过Shower Head上部中央部的入口流入的流入管，通过Shower Head底部入口扩散到基板全体的中央气体分配盘。本发明上述Shower Head的分离层、气体流入管、气体分配盘等Shower Head内的气体通路应为避免与其他气体或冷却水的接触而要达到绝对密封。
Shower Head底部的中央气体分配盘的边缘部分制作成有一定的坡度，使中央的气体能顺畅的达到最远的基板上。同时，Shower Head底部的中央气体分配盘的边缘部分的气孔比中间的气孔直径小，能喷到更远的距离。
参照图3，Shower Head气体流入口11、12’中有一个在Shower Head的侧面，另一个在Shower Head的上部中间。侧面进来的气体通过与Shower Head底部连接的小孔21供给到薄膜工程生成的基板上，Shower Head上部流入的气体与Shower Head底部是通过直径非常大的管22’连接达到Shower Head的底部3，通过中央气体分配盘4’供给Shower Head底部的气体。通过中央气体分配盘中央的通孔13’供给气体到SUSCEPTOR中央，通过中央气体分配盘侧面的通孔14、15供给气体到SUSCEPTOR外层。
本发明的图3与现有技术图1作比较，能看到本发明的差异点。本发明Shower Head与现有技术一样，所有气体在Shower Head内部不被混合，ShowerHead底部的冷却也起到同样的作用。同时，本发明中央气体分配盘的侧面气体的气孔充分小通过气体分配盘的侧面流出能够代替原来的气体流量。
图3的Shower Head中央流入的气体通过图4的中央气体分配盘的侧面通孔14、15供给到Shower Head的外侧，通过中央气体分配盘中央通孔13’供给到Shower Head中央部位。如同图4显示中央气体分配盘的侧面通孔14、15有斜度，使气体流向到Shower Head，中央气体分配盘的侧面通孔14、15的孔径充分缩小，使通过这个气孔的气体能喷到很远。
这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。
Claims (10)
1.一种化学沉积反应器的喷洒装置，其特征在于：所述喷洒装置包括若干气体输送单元，用以分别输入不同的气体；
所述若干气体输送单元中，至少有一气体输送单元包括一气体输送通道，该气体输送通道的一端为气体入口，另一端为气体出口。
2.根据权利要求1所述的化学沉积反应器的喷洒装置，其特征在于：
所述气体输送通道的气体出口处设置气体分配盘；
所述气体分配盘设置多个通孔，流经所述气体输送通道的气体通过所述通孔流出。
3.根据权利要求2所述的化学沉积反应器的喷洒装置，其特征在于：
所述气体分配盘侧面通孔的孔径比气体分配盘中部通孔的孔径小，气体分配盘侧面的通孔倾斜设置。
4.根据权利要求1所述的化学沉积反应器的喷洒装置，其特征在于：
所述气体输送单元的气体输送通道设置于喷洒装置的中央区域；
气体入口设置于气体输送通道的上部一端，气体出口设置于气体输送通道的下部一端。
5.根据权利要求1所述的化学沉积反应器的喷洒装置，其特征在于：
所述喷洒装置的若干气体输送单元分别包括一气体输送通道，该气体输送通道的一端为气体入口，另一端为气体出口；
所述气体输送通道的气体出口处设置气体分配盘；所述气体分配盘设置多个通孔，流经所述气体输送通道的气体通过所述通孔流出；
所述气体分配盘侧面通孔的孔径比气体分配盘中部通孔的孔径小，气体分配盘侧面的通孔倾斜设置。
6.根据权利要求5所述的化学沉积反应器的喷洒装置，其特征在于：
各气体输送单元的气体输送通道设置于喷洒装置的中部区域，各气体输送通道相互间隔设置。
7.根据权利要求5所述的化学沉积反应器的喷洒装置，其特征在于：
所述气体分配盘中部的通孔与气体输送通道平行设置；
所述气体分配盘侧面的各通孔呈发散状，与气体输送通道的中轴线呈设定角度，在10°-80°之间。
8.一种化学沉积反应器的喷洒装置，其特征在于：所述喷洒装置包括若干气体输送单元，用以分别输入不同的气体；
所述若干气体输送单元中，至少有一气体输送单元包括设置在所述喷洒装置中央的气体输送通道，该气体输送通道的一端为气体入口，另一端设置气体分配盘；
所述气体分配盘设置多个通孔，流经所述气体输送通道的气体通过所述通孔流出；气体分配盘侧面通孔的孔径比气体分配盘中部通孔的孔径小，气体分配盘侧面的通孔倾斜设置。
9.根据权利要求8所述的化学沉积反应器的喷洒装置，其特征在于：
所述喷洒装置的若干气体输送单元分别包括一气体输送通道，该气体输送通道的一端为气体入口，另一端为气体出口；
所述气体输送通道的气体出口处设置气体分配盘；所述气体分配盘设置多个通孔，流经所述气体输送通道的气体通过所述通孔流出；
所述气体分配盘侧面通孔的孔径比气体分配盘中部通孔的孔径小，气体分配盘侧面的通孔倾斜设置；
所述喷洒装置在各气体输送单元下方设置冷却水输送通道，所述气体输送单元、冷却水输送通道密封设置。
10.一种化学沉积反应器，其特征在于：所述化学沉积反应器包括权利要求1至9之一所述的喷洒装置。
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