复合式匀气装置的制作方法

本发明涉及薄膜制备工艺的技术领域，尤其涉及一种复合式匀气装置。

背景技术：

薄膜制备工艺是半导体制造工艺中的重要组成部分，一般分为物理成膜、化学成膜，以及物理与化学复合的制膜技术。其中，化学成膜方法中的原子层沉积(Atomic layer deposition，简称ALD)技术，以及化学气相沉积(Chemical vapor deposition，简称CVD)技术，都需要向反应系统中通入相应的反应气体。

对于大腔体的CVD系统和ALD系统来说，膜层厚度的均匀性是一个非常重要的指标，而膜层厚度的均匀性常常受到进气方式、进气孔位置、排气孔位置等因素的影响。但是，现有的大腔体的CVD系统和ALD系统中的膜层厚度均匀性差，因此，如何提出一种能够有效控制进气方式、进气孔位置、排气孔位置而控制膜层厚度均匀性的匀气装置，是业内亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种复合式匀气装置，提高了化学气相沉积系统或原子层沉积系统的腔体内进气和出气的均匀性，保证了膜层厚度的均匀性。

本发明实施例提供了一种复合式匀气装置，安装于化学气相沉积系统或原子层沉积系统的腔体中，所述腔体具有内腔，以及连通所述内腔的进气口和出气口，所述复合式匀气装置包括匀气环、匀气盘组以及进气管，所述匀气盘组设置于所述内腔中并位于所述进气口和所述出气口上，所述匀气环设置于所述进气口的外缘，所述进气管的一端穿过所述腔体并与所述匀气环连通。

进一步地，所述匀气盘组包括第一匀气盘组和第二匀气盘组，所述第一匀气盘组设置于所述进气口上，所述第二匀气盘组设置于所述出气口上。

进一步地，所述第一匀气盘组包括圆盘，以及设置于所述圆盘一侧面上的多个同心圆环，所述圆盘上开设有多个第一通孔，所述同心圆环上开设有对应于所述多个第一通孔的多个第二通孔，且所述第一通孔和所述第二通孔相叠交错形成可出气的通气孔。

优选地，各所述同心圆环上的多个第二通孔沿其圆周均匀间隔分布，且所述圆盘上各第一通孔对应于所述同心圆环上各所述第二通孔呈均匀间隔分布。

进一步地，所述第一匀气盘组还包括多个连接件，所述圆盘和所述多个同心圆环通过所述多个连接件连接。

优选地，所述连接件为内六角螺钉或者磁铁。

进一步地，所述第二匀气盘组的结构与所述第一匀气盘组的结构相同。

进一步地，所述匀气环连接多个进气管，且各所述进气管与所述匀气环之间均设置有控制阀门。

优选地，所述控制阀门为VCR球阀。

进一步地，所述匀气环与所述进气管的连接处通过高温胶带密封。

基于上述技术方案，本发明提出的复合式匀气装置，在进气口设置匀气环，并在腔体的进气口和出气口设置匀气盘组，通过调整匀气盘组上通气孔大小以控制不同位置的气体流量，不仅提高了进气的均匀性，还解决了因出气口位置、大小及泵抽速不同所引起的出气不均匀的问题，同时也提高了出气的均匀性，从而有效地保证了膜层厚度的均匀性。

附图说明

图1为本发明实施例提出的复合式匀气装置装配于腔体的立体示意图；

图2为本发明实施例提出的复合式匀气装置装配于腔体的爆炸示意图；

图3为本发明实施例中的腔体的立体结构示意图；

图4为本发明实施例中的第一匀气盘组的爆炸示意图；

图5为本发明实施例中匀气环与进气管及控制阀门装配后的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

另外，还需要说明的是，本发明实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。

如图1至图5所示，本发明实施例提出了一种复合式匀气装置2，其安装于化学气相沉积系统或原子层沉积系统的腔体1中(腔体1本身是内腔体，或者称之为反应腔体。外腔体没有画出来，将腔体1整体放入外腔体中，在内腔体和外腔体之间是进气管路和加热装置，还可在内腔体与外腔体之间的空间充入惰性气体进行保护)，此处，该腔体1具有内腔10，以及连通该内腔10的进气口11和出气口12，进气口11和出气口12分别设置在腔体1的两端，进气口11和出气口12均为圆形口，且进气口11的内径大于出气口12的内径。具体地，该复合式匀气装置2包括匀气环21、匀气盘组22以及进气管23，其中，匀气盘组22设置在腔体1的内腔10中并位于进气口11和出气口12上，同时，匀气环21设置在进气口11的外缘，此处，匀气环21位于进气口11上的匀气盘组22的外侧，另外，进气管23的一端穿过腔体1后与匀气环21连接并连通，该进气管23的另一端位于腔体1的外部并与外部的供气装置(附图中未画出)连接。供气装置供气，通过进气管23将气体通入到匀气环21，气体 从匀气环21上的多个气孔210输出，穿过进气口11上的匀气盘组22进入腔体1的内腔10，接着穿过出气口12上的匀气盘组22，进而从出气口12输出，此处，匀气盘组22可通过改变其上通气孔的大小来控制不同位置的气体流量，从而实现调节进气和出气的均匀性。

本发明实施例提出的复合式匀气装置，具有如下特点：

本发明实施例提出的复合式匀气装置，在腔体1的进气口11和出气口12上设置匀气盘组22，并在进气口11设置匀气环21，通过调整匀气盘组22来控制不同位置的气体流量，从而实现调节进气和出气的均匀性，如此，不仅提高了进气的均匀性，还解决了因出气口位置、大小及泵抽速不同所引起的出气不均匀的问题，提高了出气的均匀性，从而有效地保证了膜层厚度的均匀性。

进一步地，在本发明的实施例中，上述匀气盘组22包括第一匀气盘组221和第二匀气盘组222，这里，第一匀气盘组221和第二匀气盘组222均位于上述腔体1的内腔10中，且第一匀气盘组221设置在进气口11上，第二匀气盘组222设置在出气口12上。这样，气流通过进气口11时，在第一匀气盘组221的调节作用下提升了进气的均匀性，另外，气流由内腔10中通过出气口12时，在第二匀气盘组222的调节作用下提升了出气的均匀性。如上所述，通过在进气口11上和出气口12上分别设置第一匀气盘组221和第二匀气盘组222，实现了进气和出气的有效调节，保证了进气和出气的均匀性。当然，根据实际情况和需求，在本发明的其他实施例中，上述匀气盘组22还可为其他组成。

进一步地，在本发明的实施例中，上述第一匀气盘组221包括圆盘2211和多个同心圆环2212，多个同心圆环2212圈圈相套形成平面盘状，此处，多个同心圆环2212设置在圆盘2211的一侧表面上。这里，圆盘2211上开设有多个第一通孔a，同心圆环2212上开设有对应多个第一通孔a的多个第二通孔b。当多个同心圆环2212套设呈盘状并贴置在圆盘2211一侧表面上时，圆盘2211上的第一通孔a与同心圆环2212上的第二通孔b相叠交错形成出气的通气孔，该通气孔为第一通孔a和第二通孔b的重叠部分，此处，通过调节同心圆环2212 与圆盘2211的相对位置，即可调节通气孔大小，进而实现进出气的均匀性调节。

进一步地，在本发明的实施例中，上述各个同心圆环2212上的多个第二通孔b沿其圆周均匀间隔分布，即多个第二通孔b均匀间隔形成圆周形，当多个同心圆环2212套设呈盘状时，其上的多个第二通孔b形成圆形阵列；并且，上述圆盘2211上的各个第一通孔a与同心圆环2212上的各个第二通孔b一一对应，也就是说，该圆盘2211上的多个第一通孔a均匀间隔分布呈圆形阵列，由内到外布满整个圆盘2211。当然，根据实际情况和需求，在本发明的其他实施例中，上述各个同心圆环2212上的多个第二通孔b，以及上述圆盘2211上的多个第一通孔a还可为其他的分布形式，比如矩形阵列、三角形阵列等等。

进一步地，在本发明的实施例中，上述第一匀气盘组221还包括多个连接件2213，上述圆盘2211和上述多个同心圆环2212通过多个连接件2213连接形成可拆卸固定。当圆盘2211和同心圆环2212之间需要调节相对位置时，只需松开连接件2213，即可调节圆盘2211和同心圆环2212之间的相对位置。此处，通过多个连接件2213连接圆盘2211和多个同心圆环2212，避免了放置或调整匀气盘时引起上下盘的相对运动，保证了第一匀气盘组221整体的稳定性。

进一步地，在本发明的实施例中，上述连接件2213优选为内六角螺钉。另外，对于通气孔较小的匀气盘，可以将内六角螺钉换成磁铁对同心圆环进行固定。当然，根据实际情况和需求，在本发明的其他实施例中，上述连接件2213还可为其他连接构件，此处不作唯一限定。

进一步地，在本发明的实施例中，上述第二匀气盘组222的结构与上述第一匀气盘组221的结构相同。此处，第二匀气盘组222的结构不再敷述，其具体结构可参照上述关于第一匀气盘组221结构的叙述。该复合式匀气装置安装时，第二匀气盘组222与第一匀气盘组221相对设置。当然，在本发明的其他实施例中，根据镀膜原件、出气口大小、出气口位置及真空泵的抽气速度不同，第二匀气盘组222也可以与第一匀气盘组221的结构有所不同。

在本发明的实施例中，上述匀气环21上连接多个进气管23，且各个进气 管23与匀气环21之间均设置有控制阀门24，此处，控制阀门24优选为VCR球阀，当然，该控制阀门24也可为其他类型专用阀门。这里，匀气环21通过多个控制阀门24与多个进气管23分别连接，根据工艺不同可关闭不使用的控制阀门24，这样，避免了不同前驱体间在进气管路内的交叉污染。

进一步地，在本发明的实施例中，上述匀气环21拆卸方便，并可根据具体工艺更换不同规格的匀气环。匀气环21与进气管23采用活动式的连接方式，拆卸非常方便，且匀气环21与进气管23的连接处采用高温胶带密封。

基于上述技术方案，本发明是针对大腔体的CVD系统和ALD系统中膜层厚度均匀性差的问题，设计并加工的复合式匀气装置，该装置具有拆卸方便、进出气量连续可调、使用方法简单等优点，适用于大腔体的ALD和CVD系统中的膜层厚度控制，可在很大程度上降低治具的制造成本。尤其值得注意的是匀气盘组22的具体结构，这里，该匀气盘组22由结构相同的第一匀气盘组221和第二匀气盘组222组成，第一匀气盘组221(第二匀气盘组222)采用双层匀气盘设计，其主要由两部分构成，即上层匀气盘和下层匀气盘，其中，下层匀气盘为圆盘2211，其上开有多个第一通孔a，且多个第一通孔a以圆形阵列排布，并由内到外布满整个圆盘2211；上层匀气盘由若干个同心圆环2212构成，每个圆环上面的开孔大小及数量与下层的圆盘2211相同。在工作时，圆盘2211与同心圆环2212上的通孔完全重合，根据实验中腔体1内不同位置膜层厚度的均匀性，同时调整第一匀气盘组221和第二匀气盘组222，旋转圆盘2211上层相应位置的圆环，改变通气孔的大小，控制不同位置的气体流量，进而在一定范围内控制膜层厚度的均匀性。上层匀气盘和下层匀气盘上开孔的形状可以是扇形、圆形、方形以及三角形，或是以上形状的组合。

由于本发明实施例提出的复合式匀气装置是整个沉积系统的一部分，整个系统由外腔体、内腔体(又称反应腔，即上述腔体1)及内外腔体之间的加热部分构成。使用时，将内腔体置于外腔体内，并将进气管23与控制阀门24进行连接，然后将第二匀气盘组222放于内腔体的底部，将镀膜治具及镀膜元件 放于第二匀气盘组222之上，再放上第一匀气盘组221，做实验之前，两个匀气盘组上面的排气孔与下面的排气孔是完全重合的，再放入匀气环21，(拆卸时，不用拆卸匀气环21，将第一匀气盘组221从匀气环21环内取出即可)且使匀气环21上的四个卡口与进气管23对准并用高温胶带密封。另外，根据试验后不同位置镀膜元件上膜层厚度的差异，对第一匀气盘组221和第二匀气盘组222上不同位置上的进气孔及出气孔(通气孔)的大小进行调整，以达到不同位置上膜层厚度一致的目的。对匀气盘上的同心圆环进行调整后，利用内六角螺钉进行固定，以免调整匀气盘时引起上下盘的相对运动，对于通气孔较小的匀气盘，可以将内六角螺钉换成磁铁对圆环进行固定。另外，对于匀气环21上的气孔210，也可以根据实验结果进行改进，可以改变气孔210的大小及位置，本实施例中的匀气环21的气孔210是一排的，也可以改成两排或多排的。

以上所述实施例，仅为本发明具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改、替换和改进等等，这些修改、替换和改进都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。