CN116516319A - 一种喷淋组件及薄膜沉积装置 - Google Patents

Abstract

本公开的喷淋组件和薄膜沉积装置，包括上盖板、引流部、喷淋部以及加热器；所述上盖板的中央具有第一进气通道；所述引流部与所述上盖板共同限定形成预热气流路径，所述引流部底部的中央设有第二进气通道，所述加热器位于所述引流部内，且围绕所述第二进气通道设置；所述预热气流路径位于所述加热器与上盖板之间，且连通所述第一进气通道和所述第二进气通道，适于预热从所述第一进气通道至第二进气通道的反应气体。在第二进气通道上方设置预热气流路径，可以在反应气体从第二进气通道排出之前，提前进行预热，使反应气体后续喷淋至薄膜沉积装置的反应腔体时，减少反应气体温度不均匀的情况，提高了薄膜的沉积均匀性。

Description

一种喷淋组件及薄膜沉积装置

技术领域

本公开涉及薄膜沉积领域，尤其涉及一种喷淋组件及薄膜沉积装置。

背景技术

薄膜沉积是集成电路制造过程中必不可少的环节，化学气相薄膜沉积设备用于晶圆进行薄膜沉积工艺。喷淋板为化学气相薄膜沉积设备中的一个零部件，其主要用于将外部的反应气体喷洒在晶圆上，以使晶圆表面发生薄膜沉积。

目前，喷淋板内部的加热元件对反应气体进行加热，使反应气体达到一定的温度。但外部的反应气体经过喷淋板从上直接向下输送，部分反应气体无法有效加热，使得喷淋板喷出的反应气体温度不均匀，而温度不均匀的反应气体喷洒在晶圆上，会影响晶圆的沉积厚度，容易出现厚度不一或其他缺陷。

发明内容

因此，为了解决现有技术中喷淋板喷出的反应气体温度不均匀的情况，从而提供一种喷淋组件及薄膜沉积装置。

一种喷淋组件，包括：上盖板、引流部、喷淋部以及加热器；

所述上盖板的中央具有第一进气通道；

所述引流部位于所述上盖板和所述喷淋部之间，与所述上盖板共同限定形成预热气流路径，所述引流部的中央设有适于让反应气体通过至喷淋部的第二进气通道，所述加热器位于所述引流部内，且围绕所述第二进气通道设置；

所述预热气流路径位于所述加热器与上盖板之间，且连通所述第一进气通道和所述第二进气通道，适于预热从所述第一进气通道至第二进气通道的反应气体。

在一个实施例中，所述预热气流路径包括引流部与上盖板拼接形成的第一腔室，反应气体从所述第一进气通道分散至所述第一腔室。

在一个实施例中，所述预热气流路径还包括分流槽，所述分流槽的两端分别连通所述第一进气通道和所述第一腔室。

在一个实施例中，所述引流部的上表面与所述上盖板的下表面相互抵接，所述分流槽设置在所述引流部的上表面。

在一个实施例中，所述第一腔室为环形腔室，其中心位置与所述第一进气通道位置对应。

在一个实施例中，所述引流部呈板状，所述引流部上表面的边缘与所述上盖板下表面的边缘连接，所述引流部下表面的边缘与所述喷淋部上表面的边缘连接。

在一个实施例中，所述分流槽的数量为多个，多个所述分流槽从所述引流部的中央呈射线状向外延伸。

在一个实施例中，所述预热气流路径包括设置在引流部的内部的汇流孔，所述汇流孔的两端分别与所述第一腔室和第二进气通道连通。

在一个实施例中，所述第一腔室的底部设置有至少一个引流孔，所述引流孔与所述汇流孔连通。

在一个实施例中，所述汇流孔的数量为若干，若干所述汇流孔的一端汇合在所述第二进气通道处，若干所述汇流孔的另一端通过所述引流孔与所述第一腔室连通。

在一个实施例中，所述汇流孔的端部从所述引流部的侧壁露出，所述引流部上还设置有封堵所述露出的端部的密封销。

在一个实施例中，所述引流部与喷淋部之间形成有喷淋腔室，所述第二进气通道与所述喷淋腔室连通，所述喷淋腔室的底部设置有若干喷淋孔。

在一个实施例中，所述引流部的底部还设有分流器，所述分流器位于所述第二进气通道的正下方，且所述分流器位于所述喷淋腔室内。

本公开还提供一种薄膜沉积装置，包括上述的喷淋组件。

本公开技术方案，具有如下优点：

本公开的喷淋组件和薄膜沉积装置，包括：上盖板、引流部、喷淋部以及加热器；所述上盖板的中央具有第一进气通道；所述引流部位于所述上盖板和所述喷淋部之间，与所述上盖板共同限定形成预热气流路径，所述引流部的中央设有适于让反应气体通过至喷淋部的第二进气通道，所述加热器位于所述引流部内，且围绕所述第二进气通道设置；所述预热气流路径位于所述加热器与上盖板之间，且连通所述第一进气通道和所述第二进气通道，适于预热从所述第一进气通道至第二进气通道的反应气体。在第二进气通道上方设置预热气流路径，可以在反应气体从第二进气通道排出之前，提前进行预热，使反应气体后续喷淋至薄膜沉积装置的反应腔体时，减少反应气体温度不均匀的情况，提高了薄膜的沉积均匀性。

附图说明

为了更清楚地说明本公开具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本公开的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为相关技术的喷淋组件的剖视图；

图2为本公开实施例的喷淋组件的整体示意图；

图3为本公开实施例的喷淋组件的剖视图；

图4为本公开实施例的喷淋组件的爆炸示意图；

图5为本公开实施例的喷淋组件另一视角的爆炸示意图；

图6为本公开实施例的引流部的部分剖视图。

附图标记说明：1、上盖板；2、喷淋部；3、加热器；4、引流部；5、预热气流路径；6、空心轴；61、分流器；11、进气通道；12、第一进气通道；21、喷淋孔；22、喷淋腔室；41、第二进气通道；42、环形槽；43、第一腔室；44、分流槽；45、汇流孔；46、密封销；47、引流孔。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。

应当理解，本公开的方法实施方式中记载的各个步骤可以按照不同的顺序执行，和/或并行执行。此外，方法实施方式可以包括附加的步骤和/或省略执行示出的步骤。本公开的范围在此方面不受限制。

本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”；术语“一些实施例”表示“至少一些实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。需要注意，本公开中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对不同的装置、模块或单元进行区分，并非用于限定这些装置、模块或单元所执行的功能的顺序或者相互依存关系。

需要注意，本公开中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

薄膜沉积装置用于在晶圆或者基板上沉积薄膜，其包括反应腔体以及向反应腔体内喷淋反应气体的喷淋组件。

在相关技术中，如图1所示，所述喷淋组件包括上盖板1和喷淋部2，上盖板1的中央具有进气通道11，进气通道11的周围设置加热器3，反应气体从进气通道11进入喷淋部2的腔室，喷淋部2上具有多个喷淋孔21，反应气体从喷淋孔21中喷出。

然而，在上述相关技术中，进入喷淋组件的反应气体温度较低，经过加热器3加热，达到所需温度，才从喷淋孔21中喷出，反应气体进入腔室后，一部分从中部的喷淋孔21喷出，另一部分向四周逸散，并从边缘的喷淋孔21喷出，可以看出，边缘的喷淋孔21喷出的反应气体由上方的加热器3进一步加热至所需温度，而中部的反应气体由上方的反应气体不断推动，并从中部的喷淋孔21喷出，导致中部喷出的反应气体未完全加热而喷出，即从喷淋孔21的不同区域喷淋出的反应气体的温度并不相同，总体上来讲，从喷淋部2的中央区域分流区域喷出的反应气体的温度要低于边缘区域喷出的反应气体的温度。由于喷淋部2不同区域喷出的反应气体的温度不同，相应的，沉积在基板上的薄膜的质量也无法均匀，导致薄膜沉积失败。

基于此，提出了本公开实施例的以下技术方案。

本公开实施例提供的一种喷淋组件，参照图2至图6，包括上盖板1、引流部4、喷淋部2以及加热器3；上盖板1的中央具有第一进气通道12；引流部4位于上盖板1和喷淋部2之间，与上盖板1共同限定形成预热气流路径5，引流部4的中央设有适于让反应气体通过至喷淋部2的第二进气通道41，加热器3位于引流部4内，且围绕第二进气通道41设置；预热气流路径5位于加热器3与上盖板1之间，且连通第一进气通道12和第二进气通道41，适于预热从第一进气通道12至第二进气通道41的反应气体。在第二进气通道41上方设置预热气流路径5，可以在反应气体从第二进气通道41排出之前，提前进行预热，使反应气体后续喷淋至薄膜沉积装置的反应腔体时，减少反应气体温度不均匀的情况，提高了薄膜的沉积均匀性。

图3公布了喷淋组件的剖视图，图4和图5公布了喷淋组件的爆炸示意图，从上到下依次包括上盖板1、引流部4以及喷淋部2，上盖板1、引流部4以及喷淋部2均可采用铝制成，相互焊接并形成整体。其中，在上盖板1上还设置有空心轴6，空心轴6与上盖板1之间采用焊接，空心轴6的中部通道与上盖板1的第一进气通道12相通。上盖板1呈圆盘状，引流部4的上表面具有环形槽42，在上盖板1与引流部4之间拼接时形成有第一腔室43，第一腔室43为环形腔室，其中心位置与第一进气通道12的位置对应，且第一腔室43靠近引流部4的边缘设置。引流部4呈板状，引流部4上表面的边缘与上盖板1下表面的边缘连接，引流部4下表面的边缘与喷淋部2上表面的边缘连接。当上盖板1盖合在引流部4上时，引流部4的上表面与上盖板1的下表面相互抵接且贴合设置。引流部4的上表面还设置有分流槽44，分流槽44的横截面为方形，分流槽44从引流部的中央呈射线状向外延伸，即分流槽44从引流部4的中部沿着径向向第一腔室43延伸，即分流槽44的两端分别与第一进气通道12和第一腔室43连通。本方案中，分流槽44的数量优选为6个，6个分流槽44关于引流部4的中部均匀且等角度设置。这样，从第一进入通道引入的反应气体通过6个分流槽44均匀向四周分流，并进入第一腔室43，使得反应气体在第一腔室43内均匀流动，从而使得第一腔室43内的反应气体受热均匀。第一腔室43用于稳定反应腔室内反应气体的压力以及保持所需的温度。

图6公布了引流部的部分剖视图，结合图3，引流部4的内部还设置有汇流孔45，汇流孔45的数量优选与分流槽44的数量一致，为6个。汇流孔45的横截面为圆形，即汇流孔45为圆柱孔，6个汇流孔45沿着引流部4的径向设置，且关于引流部4的中心等角度设置。6个汇流孔45的一端在引流部4的中部相互连通，且与第二进气通道41连接，需要注意的是，第二进气通道41仅设置在引流部4底部中央位置，并未贯穿引流部4的中部。汇流孔45的另一端在引流部4的侧壁引出，在引流部4上还设置有密封销46，密封销46从引流部4的侧壁处堵住汇流孔45的端部，进而防止引流部4内的气体流出。

第一腔室43的底部还设置有引流孔47，引流孔47的数量优选为6个，与汇流孔45一一对应，每一引流孔47与对应的汇流孔45相通，使第一腔室43内的反应气体可以从引流孔47流入汇流孔45，然后再聚集到中部的第二进气通道41，从第二进气通道41流出。本方案的加热器3优选为加热丝，其盘旋为特定的形状，在引流部4内形成加热面，且加热器3位于汇流孔45的下方。

本公开实施不限定上述引流孔47、分流槽44以及汇流孔45的数量、位置和排布规律，例如，该引流孔47的数量范围可以在3-20个；该引流孔47可以沿直线排列，或者沿曲线排列；上述引流孔47可以均匀排布，也可以不均匀的排布。在一个具体的实施例中，所述至少一个引流孔47的数量为多个，多个引流孔47沿环状均匀分布在远离引流部4中心的区域。

可以理解，在喷淋部2的上方增加预热气流路径5，可以对反应气体进行预热，使喷出的反应气体各处温度趋于均匀，使反应气体后续喷淋至薄膜沉积装置的反应腔体时，不会存在反应气体温度不均匀的情况，提高了薄膜的沉积均匀性。

需要说明的是，图2仅是示例，引流部4可以具有其他的形状和结构，只要其能够与上盖板1限定出一条预热气流路径5，则落入本公开实施例的保护范围。

从第一进气通道12进入的反应气体首先进入第一腔室43，进行第一步预热，由于第一腔室43的下方均可设置加热器3，因此，热量传递是均匀的。反应气体经过引流孔47进入汇流孔45，向中部的第二进气通道41流动，此时，反应气体更贴近加热器3，进行第二步预热，反应气体达到喷淋腔室22后，均匀地向下喷出。一方面，反应气体经过弯曲的流动，相对于以往直上直下式的气体喷出，减少了后方反应气体的推动，反应气体流动缓慢而有序，有充分的时间进行预热，使其达到所需温度；另一方面，反应气体经过多次预热，使得其温度趋于均匀，减少了冷热不均的不良影响。

喷淋部2与引流部4之间形成有喷淋腔室22，第二进气通道41的底部与喷淋腔室22相通，喷淋腔室22的底部设置有若干喷淋孔21。从第二进气通道41引出的反应气体进入喷淋腔室22后，经过喷淋孔21向下喷出。

为了提高喷淋腔室22内反应气体的均匀性，在引流部4的底部还设置有分流器61，分流器61设置在第二进气通道41的正下方。分流器61可以为规则或不规则的板状构件，其通过短轴与引流部4底部连接，第二进气通道41引出的气体垂直冲击在分流器61上，然后水平向四周扩散，进而提高反应气体在喷淋腔室22内的均匀性。

本公开实施例还公布了一种薄膜沉积装置，包括上述的喷淋组件。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本公开创造的保护范围之中。

Claims (14)

1.一种喷淋组件，其特征在于，包括：上盖板(1)、引流部(4)、喷淋部(2)以及加热器(3)；

所述上盖板(1)的中央具有第一进气通道(12)；

所述引流部(4)位于所述上盖板(1)和所述喷淋部(2)之间，与所述上盖板(1)共同限定形成预热气流路径(5)，所述引流部(4)的中央设有适于让反应气体通过至喷淋部(2)的第二进气通道(41)，所述加热器(3)位于所述引流部(4)内，且围绕所述第二进气通道(41)设置；

所述预热气流路径(5)位于所述加热器(3)与上盖板(1)之间，且连通所述第一进气通道(12)和所述第二进气通道(41)，适于预热从所述第一进气通道(12)至第二进气通道(41)的反应气体。

2.根据权利要求1所述的喷淋组件，其特征在于，所述预热气流路径(5)包括引流部(4)与上盖板(1)拼接形成的第一腔室(43)，反应气体从所述第一进气通道(12)分散至所述第一腔室(43)。

3.根据权利要求2所述的喷淋组件，其特征在于，所述预热气流路径(5)还包括分流槽(44)，所述分流槽(44)的两端分别连通所述第一进气通道(12)和所述第一腔室(43)。

4.根据权利要求3所述的喷淋组件，其特征在于，所述引流部(4)的上表面与所述上盖板(1)的下表面相互抵接，所述分流槽(44)设置在所述引流部(4)的上表面。

5.根据权利要求4所述的喷淋组件，其特征在于，所述第一腔室(43)为环形腔室，其中心位置与所述第一进气通道(12)位置对应。

6.根据权利要求5所述的喷淋组件，其特征在于，所述引流部(4)呈板状，所述引流部(4)上表面的边缘与所述上盖板(1)下表面的边缘连接，所述引流部(4)下表面的边缘与所述喷淋部(2)上表面的边缘连接。

7.根据权利要求4所述的喷淋组件，其特征在于，所述分流槽(44)的数量为多个，多个所述分流槽(44)从所述引流部(4)的中央呈射线状向外延伸。

8.根据权利要求3所述的喷淋组件，其特征在于，所述预热气流路径(5)包括设置在引流部(4)的内部的汇流孔(45)，所述汇流孔(45)的两端分别与所述第一腔室(43)和第二进气通道(41)连通。

9.根据权利要求8所述的喷淋组件，其特征在于，所述第一腔室(43)的底部设置有至少一个引流孔(47)，所述引流孔(47)与所述汇流孔(45)连通。

10.根据权利要求9所述的喷淋组件，其特征在于，所述汇流孔(45)的数量为若干，若干所述汇流孔(45)的一端汇合在所述第二进气通道(41)处，若干所述汇流孔(45)的另一端通过所述引流孔(47)与所述第一腔室(43)连通。

11.根据权利要求10所述的喷淋组件，其特征在于，所述汇流孔(45)的端部从所述引流部(4)的侧壁露出，所述引流部(4)上还设置有封堵所述露出的端部的密封销(46)。

12.根据权利要求1-11任意一项所述的喷淋组件，其特征在于，所述引流部(4)与喷淋部(2)之间形成有喷淋腔室(22)，所述第二进气通道(41)与所述喷淋腔室(22)连通，所述喷淋腔室(22)的底部设置有若干喷淋孔(21)。

13.根据权利要求12所述的喷淋组件，其特征在于，所述引流部(4)的底部还设有分流器(61)，所述分流器(61)位于所述第二进气通道(41)的正下方，且所述分流器(61)位于所述喷淋腔室(22)内。

14.一种薄膜沉积装置，其特征在于，包括权利要求1-13中任意一项所述的喷淋组件。