復合式勻氣裝置的制作方法

本發明涉及薄膜制備工藝的技術領域，尤其涉及一種復合式勻氣裝置。

背景技術：

薄膜制備工藝是半導體制造工藝中的重要組成部分，一般分為物理成膜、化學成膜，以及物理與化學復合的制膜技術。其中，化學成膜方法中的原子層沉積(Atomic layer deposition，簡稱ALD)技術，以及化學氣相沉積(Chemical vapor deposition，簡稱CVD)技術，都需要向反應系統中通入相應的反應氣體。

對于大腔體的CVD系統和ALD系統來說，膜層厚度的均勻性是一個非常重要的指標，而膜層厚度的均勻性常常受到進氣方式、進氣孔位置、排氣孔位置等因素的影響。但是，現有的大腔體的CVD系統和ALD系統中的膜層厚度均勻性差，因此，如何提出一種能夠有效控制進氣方式、進氣孔位置、排氣孔位置而控制膜層厚度均勻性的勻氣裝置，是業內亟待解決的技術問題。

技術實現要素：

本發明的目的在于克服上述現有技術的不足，提供一種復合式勻氣裝置，提高了化學氣相沉積系統或原子層沉積系統的腔體內進氣和出氣的均勻性，保證了膜層厚度的均勻性。

本發明實施例提供了一種復合式勻氣裝置，安裝于化學氣相沉積系統或原子層沉積系統的腔體中，所述腔體具有內腔，以及連通所述內腔的進氣口和出氣口，所述復合式勻氣裝置包括勻氣環、勻氣盤組以及進氣管，所述勻氣盤組設置于所述內腔中并位于所述進氣口和所述出氣口上，所述勻氣環設置于所述進氣口的外緣，所述進氣管的一端穿過所述腔體并與所述勻氣環連通。

進一步地，所述勻氣盤組包括第一勻氣盤組和第二勻氣盤組，所述第一勻氣盤組設置于所述進氣口上，所述第二勻氣盤組設置于所述出氣口上。

進一步地，所述第一勻氣盤組包括圓盤，以及設置于所述圓盤一側面上的多個同心圓環，所述圓盤上開設有多個第一通孔，所述同心圓環上開設有對應于所述多個第一通孔的多個第二通孔，且所述第一通孔和所述第二通孔相疊交錯形成可出氣的通氣孔。

優選地，各所述同心圓環上的多個第二通孔沿其圓周均勻間隔分布，且所述圓盤上各第一通孔對應于所述同心圓環上各所述第二通孔呈均勻間隔分布。

進一步地，所述第一勻氣盤組還包括多個連接件，所述圓盤和所述多個同心圓環通過所述多個連接件連接。

優選地，所述連接件為內六角螺釘或者磁鐵。

進一步地，所述第二勻氣盤組的結構與所述第一勻氣盤組的結構相同。

進一步地，所述勻氣環連接多個進氣管，且各所述進氣管與所述勻氣環之間均設置有控制閥門。

優選地，所述控制閥門為VCR球閥。

進一步地，所述勻氣環與所述進氣管的連接處通過高溫膠帶密封。

基于上述技術方案，本發明提出的復合式勻氣裝置，在進氣口設置勻氣環，并在腔體的進氣口和出氣口設置勻氣盤組，通過調整勻氣盤組上通氣孔大小以控制不同位置的氣體流量，不僅提高了進氣的均勻性，還解決了因出氣口位置、大小及泵抽速不同所引起的出氣不均勻的問題，同時也提高了出氣的均勻性，從而有效地保證了膜層厚度的均勻性。

附圖說明

圖1為本發明實施例提出的復合式勻氣裝置裝配于腔體的立體示意圖；

圖2為本發明實施例提出的復合式勻氣裝置裝配于腔體的爆炸示意圖；

圖3為本發明實施例中的腔體的立體結構示意圖；

圖4為本發明實施例中的第一勻氣盤組的爆炸示意圖；

圖5為本發明實施例中勻氣環與進氣管及控制閥門裝配后的結構示意圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

需要說明的是，當元件被稱為“固定于”或“設置于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或可能同時存在居中元件。當一個元件被稱為是“連接于”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。

另外，還需要說明的是，本發明實施例中的左、右、上、下等方位用語，僅是互為相對概念或是以產品的正常使用狀態為參考的，而不應該認為是具有限制性的。以下結合具體實施例對本發明的實現進行詳細的描述。

如圖1至圖5所示，本發明實施例提出了一種復合式勻氣裝置2，其安裝于化學氣相沉積系統或原子層沉積系統的腔體1中(腔體1本身是內腔體，或者稱之為反應腔體。外腔體沒有畫出來，將腔體1整體放入外腔體中，在內腔體和外腔體之間是進氣管路和加熱裝置，還可在內腔體與外腔體之間的空間充入惰性氣體進行保護)，此處，該腔體1具有內腔10，以及連通該內腔10的進氣口11和出氣口12，進氣口11和出氣口12分別設置在腔體1的兩端，進氣口11和出氣口12均為圓形口，且進氣口11的內徑大于出氣口12的內徑。具體地，該復合式勻氣裝置2包括勻氣環21、勻氣盤組22以及進氣管23，其中，勻氣盤組22設置在腔體1的內腔10中并位于進氣口11和出氣口12上，同時，勻氣環21設置在進氣口11的外緣，此處，勻氣環21位于進氣口11上的勻氣盤組22的外側，另外，進氣管23的一端穿過腔體1后與勻氣環21連接并連通，該進氣管23的另一端位于腔體1的外部并與外部的供氣裝置(附圖中未畫出)連接。供氣裝置供氣，通過進氣管23將氣體通入到勻氣環21，氣體 從勻氣環21上的多個氣孔210輸出，穿過進氣口11上的勻氣盤組22進入腔體1的內腔10，接著穿過出氣口12上的勻氣盤組22，進而從出氣口12輸出，此處，勻氣盤組22可通過改變其上通氣孔的大小來控制不同位置的氣體流量，從而實現調節進氣和出氣的均勻性。

本發明實施例提出的復合式勻氣裝置，具有如下特點：

本發明實施例提出的復合式勻氣裝置，在腔體1的進氣口11和出氣口12上設置勻氣盤組22，并在進氣口11設置勻氣環21，通過調整勻氣盤組22來控制不同位置的氣體流量，從而實現調節進氣和出氣的均勻性，如此，不僅提高了進氣的均勻性，還解決了因出氣口位置、大小及泵抽速不同所引起的出氣不均勻的問題，提高了出氣的均勻性，從而有效地保證了膜層厚度的均勻性。

進一步地，在本發明的實施例中，上述勻氣盤組22包括第一勻氣盤組221和第二勻氣盤組222，這里，第一勻氣盤組221和第二勻氣盤組222均位于上述腔體1的內腔10中，且第一勻氣盤組221設置在進氣口11上，第二勻氣盤組222設置在出氣口12上。這樣，氣流通過進氣口11時，在第一勻氣盤組221的調節作用下提升了進氣的均勻性，另外，氣流由內腔10中通過出氣口12時，在第二勻氣盤組222的調節作用下提升了出氣的均勻性。如上所述，通過在進氣口11上和出氣口12上分別設置第一勻氣盤組221和第二勻氣盤組222，實現了進氣和出氣的有效調節，保證了進氣和出氣的均勻性。當然，根據實際情況和需求，在本發明的其他實施例中，上述勻氣盤組22還可為其他組成。

進一步地，在本發明的實施例中，上述第一勻氣盤組221包括圓盤2211和多個同心圓環2212，多個同心圓環2212圈圈相套形成平面盤狀，此處，多個同心圓環2212設置在圓盤2211的一側表面上。這里，圓盤2211上開設有多個第一通孔a，同心圓環2212上開設有對應多個第一通孔a的多個第二通孔b。當多個同心圓環2212套設呈盤狀并貼置在圓盤2211一側表面上時，圓盤2211上的第一通孔a與同心圓環2212上的第二通孔b相疊交錯形成出氣的通氣孔，該通氣孔為第一通孔a和第二通孔b的重疊部分，此處，通過調節同心圓環2212 與圓盤2211的相對位置，即可調節通氣孔大小，進而實現進出氣的均勻性調節。

進一步地，在本發明的實施例中，上述各個同心圓環2212上的多個第二通孔b沿其圓周均勻間隔分布，即多個第二通孔b均勻間隔形成圓周形，當多個同心圓環2212套設呈盤狀時，其上的多個第二通孔b形成圓形陣列；并且，上述圓盤2211上的各個第一通孔a與同心圓環2212上的各個第二通孔b一一對應，也就是說，該圓盤2211上的多個第一通孔a均勻間隔分布呈圓形陣列，由內到外布滿整個圓盤2211。當然，根據實際情況和需求，在本發明的其他實施例中，上述各個同心圓環2212上的多個第二通孔b，以及上述圓盤2211上的多個第一通孔a還可為其他的分布形式，比如矩形陣列、三角形陣列等等。

進一步地，在本發明的實施例中，上述第一勻氣盤組221還包括多個連接件2213，上述圓盤2211和上述多個同心圓環2212通過多個連接件2213連接形成可拆卸固定。當圓盤2211和同心圓環2212之間需要調節相對位置時，只需松開連接件2213，即可調節圓盤2211和同心圓環2212之間的相對位置。此處，通過多個連接件2213連接圓盤2211和多個同心圓環2212，避免了放置或調整勻氣盤時引起上下盤的相對運動，保證了第一勻氣盤組221整體的穩定性。

進一步地，在本發明的實施例中，上述連接件2213優選為內六角螺釘。另外，對于通氣孔較小的勻氣盤，可以將內六角螺釘換成磁鐵對同心圓環進行固定。當然，根據實際情況和需求，在本發明的其他實施例中，上述連接件2213還可為其他連接構件，此處不作唯一限定。

進一步地，在本發明的實施例中，上述第二勻氣盤組222的結構與上述第一勻氣盤組221的結構相同。此處，第二勻氣盤組222的結構不再敷述，其具體結構可參照上述關于第一勻氣盤組221結構的敘述。該復合式勻氣裝置安裝時，第二勻氣盤組222與第一勻氣盤組221相對設置。當然，在本發明的其他實施例中，根據鍍膜原件、出氣口大小、出氣口位置及真空泵的抽氣速度不同，第二勻氣盤組222也可以與第一勻氣盤組221的結構有所不同。

在本發明的實施例中，上述勻氣環21上連接多個進氣管23，且各個進氣 管23與勻氣環21之間均設置有控制閥門24，此處，控制閥門24優選為VCR球閥，當然，該控制閥門24也可為其他類型專用閥門。這里，勻氣環21通過多個控制閥門24與多個進氣管23分別連接，根據工藝不同可關閉不使用的控制閥門24，這樣，避免了不同前驅體間在進氣管路內的交叉污染。

進一步地，在本發明的實施例中，上述勻氣環21拆卸方便，并可根據具體工藝更換不同規格的勻氣環。勻氣環21與進氣管23采用活動式的連接方式，拆卸非常方便，且勻氣環21與進氣管23的連接處采用高溫膠帶密封。

基于上述技術方案，本發明是針對大腔體的CVD系統和ALD系統中膜層厚度均勻性差的問題，設計并加工的復合式勻氣裝置，該裝置具有拆卸方便、進出氣量連續可調、使用方法簡單等優點，適用于大腔體的ALD和CVD系統中的膜層厚度控制，可在很大程度上降低治具的制造成本。尤其值得注意的是勻氣盤組22的具體結構，這里，該勻氣盤組22由結構相同的第一勻氣盤組221和第二勻氣盤組222組成，第一勻氣盤組221(第二勻氣盤組222)采用雙層勻氣盤設計，其主要由兩部分構成，即上層勻氣盤和下層勻氣盤，其中，下層勻氣盤為圓盤2211，其上開有多個第一通孔a，且多個第一通孔a以圓形陣列排布，并由內到外布滿整個圓盤2211；上層勻氣盤由若干個同心圓環2212構成，每個圓環上面的開孔大小及數量與下層的圓盤2211相同。在工作時，圓盤2211與同心圓環2212上的通孔完全重合，根據實驗中腔體1內不同位置膜層厚度的均勻性，同時調整第一勻氣盤組221和第二勻氣盤組222，旋轉圓盤2211上層相應位置的圓環，改變通氣孔的大小，控制不同位置的氣體流量，進而在一定范圍內控制膜層厚度的均勻性。上層勻氣盤和下層勻氣盤上開孔的形狀可以是扇形、圓形、方形以及三角形，或是以上形狀的組合。

由于本發明實施例提出的復合式勻氣裝置是整個沉積系統的一部分，整個系統由外腔體、內腔體(又稱反應腔，即上述腔體1)及內外腔體之間的加熱部分構成。使用時，將內腔體置于外腔體內，并將進氣管23與控制閥門24進行連接，然后將第二勻氣盤組222放于內腔體的底部，將鍍膜治具及鍍膜元件 放于第二勻氣盤組222之上，再放上第一勻氣盤組221，做實驗之前，兩個勻氣盤組上面的排氣孔與下面的排氣孔是完全重合的，再放入勻氣環21，(拆卸時，不用拆卸勻氣環21，將第一勻氣盤組221從勻氣環21環內取出即可)且使勻氣環21上的四個卡口與進氣管23對準并用高溫膠帶密封。另外，根據試驗后不同位置鍍膜元件上膜層厚度的差異，對第一勻氣盤組221和第二勻氣盤組222上不同位置上的進氣孔及出氣孔(通氣孔)的大小進行調整，以達到不同位置上膜層厚度一致的目的。對勻氣盤上的同心圓環進行調整后，利用內六角螺釘進行固定，以免調整勻氣盤時引起上下盤的相對運動，對于通氣孔較小的勻氣盤，可以將內六角螺釘換成磁鐵對圓環進行固定。另外，對于勻氣環21上的氣孔210，也可以根據實驗結果進行改進，可以改變氣孔210的大小及位置，本實施例中的勻氣環21的氣孔210是一排的，也可以改成兩排或多排的。

以上所述實施例，僅為本發明具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到各種等效的修改、替換和改進等等，這些修改、替換和改進都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應以權利要求的保護范圍為準。