一種面向工藝腔室氣流分布調(diào)節(jié)的cvd設(shè)備噴淋頭的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種化學(xué)氣相沉積設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及一種面向工藝腔室氣流分布調(diào)節(jié)的CVD設(shè)備噴淋頭。該噴淋頭上設(shè)置若干個臺階形的噴淋孔，噴淋孔由上部直徑較大的圓孔和下部直徑較小的圓孔構(gòu)成；通過使臺階深度、大孔孔徑、小孔孔徑中的一個或多個參數(shù)從噴淋頭板面中心到邊緣逐漸增大，進而實現(xiàn)噴淋頭板面阻抗從中心到邊緣逐漸減小，預(yù)期氣流通量逐漸增大，實現(xiàn)了噴淋頭板面阻抗分布的調(diào)整，進而實現(xiàn)了對工藝腔室內(nèi)氣流分布的調(diào)節(jié)。本發(fā)明的設(shè)計方案廉價、高效，僅通過對噴淋頭小孔配置進行連續(xù)性設(shè)計，即實現(xiàn)了對工藝腔室內(nèi)氣流分布的精細化調(diào)節(jié)，進而實現(xiàn)了對工藝品質(zhì)分布精細化調(diào)節(jié)。
【專利說明】—種面向工藝腔室氣流分布調(diào)節(jié)的CVD設(shè)備噴淋頭
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種化學(xué)氣相沉積(CVD)設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及一種面向工藝腔室氣流分布調(diào)節(jié)的CVD設(shè)備噴淋頭。
【背景技術(shù)】
[0002]化學(xué)氣相沉積(CVD)是反應(yīng)物質(zhì)在氣態(tài)條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成固態(tài)物質(zhì)沉積在加熱的固態(tài)基體表面，進而制得固體材料的工藝技術(shù)，其通過化學(xué)氣相沉積裝置得以實現(xiàn)?，F(xiàn)階段化學(xué)氣相沉積(CVD)設(shè)備，如等離子增強化學(xué)氣相沉積(PECVD)設(shè)備、低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)設(shè)備、金屬有機化合物化學(xué)氣相沉積(MOCVD)設(shè)備己經(jīng)廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體器件制造領(lǐng)域。以下以離子增強化學(xué)氣相沉積(PECVD)設(shè)備為例對現(xiàn)有技術(shù)的化學(xué)氣相沉積設(shè)備進行簡單說明。
[0003]參見圖1，以等離子增強的化學(xué)氣相沉積(PECVD)裝備設(shè)計與控制為例進行說明。PECVD工藝是一個典型的多物理場耦合工藝，其中主要包含溫度場、流場、等離子體，其工藝品質(zhì)相關(guān)物理場耦合協(xié)調(diào)作用的結(jié)果。包括工藝腔室1，腔室艙門2，噴淋頭3，遠程等離子源4，質(zhì)量流量控制器5，射頻匹配器6，高頻源7，加熱盤8，低頻源9，基臺調(diào)整支柱10，真空栗11，壓力表12，頂針盤13，嗔淋頭板面14。
[0004]所述工藝腔室I和腔室艙門2的特征在于當腔室艙門關(guān)閉時，工藝腔室內(nèi)部與外界隔離，實現(xiàn)真空密封；所述遠程等離子源4的特征在于，產(chǎn)生刻蝕等離子體，用于清洗附著在腔室內(nèi)壁的沉積物；所述質(zhì)量流量控制器5的特征在于，能夠?qū)α魅牍に嚽皇业姆磻?yīng)氣體流量進行調(diào)控，并通過所述噴淋頭3對氣流均勻性進行調(diào)節(jié)；所述高頻源7、低頻源9的特征在于，在工藝腔室內(nèi)產(chǎn)生射頻電磁場，使反應(yīng)氣體解離，進而產(chǎn)生等離子體，并通過射頻匹配器6對包含等離子的射頻回路阻抗特性進行調(diào)控，使得盡可能多的射頻功率被注入工藝腔室，用于激發(fā)等離子而不被反射；所述基臺調(diào)整支柱10，其特征在于，調(diào)整射頻電容耦合放電的極間距；所述頂針盤13的特征在于，能夠?qū)娏茴^板面14頂起和落下，主要用于將噴淋頭板面14放入和取出工藝腔室時；所述真空泵11、壓力表12的特征在于，能夠?qū)η皇覂?nèi)真空度進行調(diào)節(jié)；所述噴淋頭板面14的特征在于，放置在加熱盤8上，薄膜在噴淋頭板面14上沉積；所述加熱盤8的特征在于，作為射頻電容耦合放電回路的下電極，并能夠?qū)λ鰢娏茴^板面14進行加熱，可調(diào)節(jié)噴淋頭板面14的溫度。
[0005]CVD工藝是典型的的多物理場耦合工藝，其中物質(zhì)輸運對工藝性能具有極其重要的影響，而噴淋頭布氣系統(tǒng)是工藝腔室內(nèi)調(diào)節(jié)物質(zhì)輸運的最重要的部件，其中噴淋頭板面上布置有數(shù)千小孔，現(xiàn)有的噴淋頭布氣系統(tǒng)設(shè)計，其板面上的小孔普遍是均勻性布置的，而沒有發(fā)揮其對工藝腔室內(nèi)的氣流分布的靈活調(diào)節(jié)的潛力，因此，當出現(xiàn)薄膜沉積工藝偏差時，往往采用一些比較剛性的手段，如增加或減少某些部件或其結(jié)構(gòu)尺寸，這種非連續(xù)性的均勻設(shè)計方案，對矯正具有連續(xù)分布的工藝偏差是很困難的，工藝性能提高的程度非常有限，同時對設(shè)備的修改往往也較大。然而，如果考慮對噴淋頭板面小孔結(jié)構(gòu)或布局進行連續(xù)的非均勻設(shè)計來矯正工藝偏差，那么將具有非常高的調(diào)節(jié)精度及靈活性，并且對設(shè)備其他部分沒有任何更改。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的主要目的在于提供一種面向工藝腔室氣流分布調(diào)節(jié)的CVD設(shè)備噴淋頭，實現(xiàn)工藝腔室內(nèi)氣流分布的精細化調(diào)節(jié)，進而實現(xiàn)薄膜沉積品質(zhì)分布的精細化調(diào)節(jié)。
[0007]本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0008]該噴淋頭上設(shè)置若干個臺階形的噴淋孔，噴淋孔由上部直徑較大的大圓孔和下部直徑較小的小圓孔構(gòu)成；
[0009]該噴淋孔有以下幾種布置方式:
[0010]從噴淋頭板面的中心到邊緣，保持噴淋孔的臺階深度相同，噴淋孔的大圓孔或小圓孔的孔徑逐漸增大，進而實現(xiàn)噴淋頭板面阻抗從中心到邊緣逐漸減小，預(yù)期氣流通量逐漸增大；
[0011]或者從噴淋頭板面的中心到邊緣，保持噴淋孔的大圓孔及小圓孔的孔徑不變，噴淋孔的臺階深度逐漸增大，進而實現(xiàn)噴淋頭板面阻抗從中心到邊緣逐漸減小，預(yù)期氣流通量逐漸增大；
[0012]或者從噴淋頭板面的中心到邊緣，噴淋孔的大圓孔孔徑、小圓孔孔徑以及噴淋孔的臺階深度三個參數(shù)中的一個保持不變，另兩個參數(shù)同時逐漸增大，進而實現(xiàn)噴淋頭板面阻抗從中心到邊緣逐漸減小，預(yù)期氣流通量逐漸增大；
[0013]或者從噴淋頭板面的中心到邊緣，噴淋孔的大圓孔孔徑、小圓孔孔徑以及噴淋孔的臺階深度三個參數(shù)同時逐漸增大，進而實現(xiàn)噴淋頭板面阻抗從中心到邊緣逐漸減小，預(yù)期氣流通量逐漸增大。
[0014]所述噴淋孔以二維六邊形陣列排列。
[0015]所述噴淋孔的大圓孔孔徑Cl1、小圓孔孔徑d2以及噴淋孔的臺階深度L1之間的關(guān)系
式為
【權(quán)利要求】
1.一種面向工藝腔室氣流分布調(diào)節(jié)的CVD裝置噴淋頭，其特征在于，該噴淋頭(3)上設(shè)置若干個臺階形的噴淋孔(31)，噴淋孔(31)由上部直徑較大的大圓孔和下部直徑較小的小圓孔構(gòu)成； 該噴淋孔(31)有以下幾種布置方式: 從噴淋頭板面(14)的中心到邊緣，保持噴淋孔(31)的臺階深度相同，噴淋孔(31)的大圓孔或小圓孔的孔徑逐漸增大，進而實現(xiàn)噴淋頭板面阻抗從中心到邊緣逐漸減小，預(yù)期氣流通量逐漸增大； 或者從噴淋頭板面(14)的中心到邊緣，保持噴淋孔(31)的大圓孔及小圓孔的孔徑不變，噴淋孔(31)的臺階深度逐漸增大，進而實現(xiàn)噴淋頭板面阻抗從中心到邊緣逐漸減小，預(yù)期氣流通量逐漸增大； 或者從噴淋頭板面(14)的中心到邊緣，噴淋孔(31)的大圓孔孔徑、小圓孔孔徑以及噴淋孔(31)的臺階深度三個參數(shù)中的一個保持不變，另兩個參數(shù)同時逐漸增大，進而實現(xiàn)噴淋頭板面阻抗從中心到邊緣逐漸減小，預(yù)期氣流通量逐漸增大； 或者從噴淋頭板面(14)的中心到邊緣，噴淋孔(31)的大圓孔孔徑、小圓孔孔徑以及噴淋孔(31)的臺階深度三個參數(shù)同時逐漸增大，，進而實現(xiàn)噴淋頭板面阻抗從中心到邊緣逐漸減小，預(yù)期氣流通量逐漸增大。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向工藝腔室氣流分布調(diào)節(jié)的CVD裝置噴淋頭，其特征在于，所述噴淋孔(31)以二維六邊形陣列排列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種面向工藝腔室氣流分布調(diào)節(jié)的CVD裝置噴淋頭，其特征在于，所述噴淋孔(31)的大圓孔孔徑Cl1、小圓孔孔徑d2以及噴淋孔(31)的臺階深度L1之間的關(guān)系式為
【文檔編號】C23C16/455GK103789748SQ201410031238
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月22日
【發(fā)明者】向東, 夏煥雄, 張瀚, 楊旺, 王偉, 牟鵬, 劉學(xué)平 申請人:清華大學(xué)