氣體噴淋頭、其制造方法及薄膜生長(zhǎng)反應(yīng)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及將氣體注入反應(yīng)腔技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種將反應(yīng)氣體均勻注入反應(yīng)腔后混合的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，已有多種反應(yīng)腔應(yīng)用于半導(dǎo)體器件、平板、太陽能電池等的制造，例如:化學(xué)氣相沉淀(CVD)、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉淀(PECVD)，金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉淀(M0CVD)、氣相外延生長(zhǎng)(VPE)等。在實(shí)際應(yīng)用中，反應(yīng)氣體進(jìn)入反應(yīng)腔的流速不能過快，反應(yīng)氣體在進(jìn)入反應(yīng)腔前不能混合，同時(shí)，進(jìn)入反應(yīng)腔的反應(yīng)氣體要盡量均勻，因此人們提出各種各樣的噴淋頭設(shè)計(jì)來保證反應(yīng)氣體在進(jìn)入反應(yīng)腔前滿足上述要求。此外，有效地對(duì)噴淋頭進(jìn)行冷卻對(duì)反應(yīng)效果也有很好地幫助，在很多應(yīng)用中采用包括水在內(nèi)的流體進(jìn)行冷卻。
[0003]然而，現(xiàn)有技術(shù)設(shè)計(jì)復(fù)雜，且氣體進(jìn)入反應(yīng)腔的均勻度不夠，由于兩種或以上的反應(yīng)氣體在進(jìn)入反應(yīng)腔前需要保持相互隔離，這就要求噴淋頭有多個(gè)層板和復(fù)雜的管路設(shè)計(jì)，此外，冷卻系統(tǒng)必須能有效地阻止上升的溫度以防止造成任何滲漏，這導(dǎo)致了噴淋頭設(shè)計(jì)的復(fù)雜和制造成本的增加，尤為重要的是，為了保證待處理工件在反應(yīng)腔內(nèi)的加工均勻，反應(yīng)氣體需要均勻地注入反應(yīng)腔，因此，在滿足多種反應(yīng)氣體相互隔離、有冷卻系統(tǒng)且氣體均勻注入的前提下，需要設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)單且制造成本較低的噴淋頭。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決反應(yīng)氣體進(jìn)入反應(yīng)腔的濃度不均勻、冷卻通道內(nèi)的冷卻液易發(fā)生泄漏、以及反應(yīng)氣體容易在噴淋頭表面形成沉積等技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種氣體噴淋頭。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種氣體噴淋頭，用于將第一反應(yīng)氣體和第二反應(yīng)氣體注入到等離子體反應(yīng)腔中，該氣體噴淋頭包括:
氣體分布擴(kuò)散板，包括連接第一反應(yīng)氣體源的若干列第一氣體擴(kuò)散通道和連接第二反應(yīng)氣體源的若干列第二氣體擴(kuò)散通道，所述若干列第一氣體擴(kuò)散通道和所述若干列第二氣體擴(kuò)散通道列與列之間交替排布；所述每一列第一氣體擴(kuò)散通道和第二氣體擴(kuò)散通道均包括若干個(gè)分立的氣體擴(kuò)散路徑；
水冷板，位于所述氣體分布擴(kuò)散板的下方，包括若干列冷卻液通道，以及配合所述第一氣體擴(kuò)散通道內(nèi)反應(yīng)氣體流出的第一出氣通道和配合所述第二氣體擴(kuò)散通道內(nèi)的反應(yīng)氣體流出的第二出氣通道；
所述若干個(gè)分立的氣體擴(kuò)散路徑包括若干個(gè)導(dǎo)管或孔；所述若干個(gè)分立的氣體擴(kuò)散路徑均勻地或按一定規(guī)律非均勻地分布于所述氣體分布擴(kuò)散板上。所述若干個(gè)分立的氣體擴(kuò)散路徑包括若干個(gè)導(dǎo)管或若干個(gè)孔；所述若干個(gè)分立的氣體擴(kuò)散路徑均勻地或按一定規(guī)律非均勻地分布于所述氣體分布擴(kuò)散板上。
[0006]所述氣體分布擴(kuò)散板包括上層板和下層板，所述第一氣體擴(kuò)散通道為若干列貫穿所述上層板和所述下層板的第一導(dǎo)管；所述第二氣體擴(kuò)散通道為若干列貫穿所述下層板的第二導(dǎo)管，所述第二導(dǎo)管的上端管口低于所述上層板的下表面，所述第一導(dǎo)管的上端管口高于或平于所述上層板的上表面。
[0007]進(jìn)一步的，所述氣體分布擴(kuò)散板包括上層板和下層板，所述第一氣體擴(kuò)散通道為若干列貫穿所述上層板和所述下層板的導(dǎo)管，所述第二氣體擴(kuò)散通道為若干列貫穿所述下層板的孔。
[0008]進(jìn)一步的，所述氣體分布擴(kuò)散板包括上層板和下層板，所述第一氣體擴(kuò)散通道為若干列貫穿所述上層板和所述下層板的導(dǎo)管，所述下層板上均勻分布有若干列凸臺(tái)，所述凸臺(tái)的上表面高于所述下層板的上表面，所述第二氣體擴(kuò)散通道為若干列貫穿所述凸臺(tái)及所述下層板的孔。
[0009]所述導(dǎo)管與所述上層板和所述下層板間的接觸面焊接密封。
[0010]進(jìn)一步的，所述氣體分布擴(kuò)散板為具有一定厚度的平板，所述第一氣體擴(kuò)散通道為貫穿所述平板上下表面的若干個(gè)分立的第一鉆孔，在所述平板內(nèi)部設(shè)置有若干列與所述平板的上下表面大致相平行的氣體通道，所述第二氣體擴(kuò)散通道為若干個(gè)分立的第二鉆孔，所述第二鉆孔由所述氣體通道貫穿至所述平板的下表面。
[0011]進(jìn)一步的，所述的水冷板為具有一定厚度的平板，包括上表面和下表面，所述第一出氣通道和所述第二出氣通道為貫穿所述水冷板上下表面的縱長(zhǎng)型的槽，所述冷卻液通道介于所述第一出氣通道和所述第二出氣通道之間。
[0012]進(jìn)一步的，所述水冷板為具有一定厚度的平板，包括上表面和下表面，所述第一出氣通道和所述第二出氣通道包括貫穿所述水冷板的上表面具有一定深度的孔和貫穿所述下表面并與所述孔連通的縱長(zhǎng)形的槽，所述冷卻液通道介于所述第一出氣通道和所述第二出氣通道之間。
[0013]進(jìn)一步的，所述第一出氣通道在所述水冷板的下表面構(gòu)成互相連通的第一回路結(jié)構(gòu)，所述第二出氣通道在所述水冷板的下表面構(gòu)成互相連通的第二回路結(jié)構(gòu)，所述第一回路結(jié)構(gòu)和所述第二回路結(jié)構(gòu)相互交替排布或相互套嵌。
[0014]進(jìn)一步的，所述第一回路結(jié)構(gòu)和第二回路結(jié)構(gòu)為正多邊形結(jié)構(gòu)或圓形結(jié)構(gòu)。
[0015]進(jìn)一步的，所述水冷板還包括貫穿其上表面并向下延伸一定深度的若干列孔，所述若干個(gè)孔與所述第一回路結(jié)構(gòu)和第二回路結(jié)構(gòu)相連通。
[0016]所述水冷板的第一出氣通道靠近待處理工件的一端橫截面積逐漸變大。
[0017]所述水冷板的第二出氣通道靠近待處理工件的一端橫截面積逐漸變大。
[0018]所述第一出氣通道和第二出氣通道與所述第一氣體擴(kuò)散通道和第二氣體擴(kuò)散通道的出口位置相對(duì)應(yīng)。
[0019]所述水冷板上選擇性地設(shè)有若干個(gè)氣體緩沖開口，所述若干個(gè)氣體緩沖開口與所述若干個(gè)第一出氣槽的至少部分或與所述若干個(gè)第二出氣槽的至少部分一一連通。
[0020]所述氣體緩沖開口為一臺(tái)階狀氣體緩沖開口或一斜坡狀氣體緩沖開口或一圓弧形氣體緩沖開口。
[0021]所述臺(tái)階狀氣體緩沖開口可為一層或多層，靠近氣體分布擴(kuò)散板的一層臺(tái)階分別與第一氣體擴(kuò)散通道和第二氣體擴(kuò)散通道的出口位置對(duì)應(yīng)。
[0022]進(jìn)一步的，所述氣體分布擴(kuò)散板包括第一分配區(qū)域和第二分配區(qū)域，所述第一分配區(qū)域靠近反應(yīng)氣體源的氣體輸入口，所述第二分配區(qū)域到反應(yīng)氣體源氣體輸入口的距離大于所述第一分配區(qū)域到反應(yīng)氣體源的氣體輸入口的距離；所述第一分配區(qū)域內(nèi)第一氣體擴(kuò)散通道和第二氣體擴(kuò)散通道的內(nèi)徑小于第二分配區(qū)域內(nèi)對(duì)應(yīng)的第一氣體擴(kuò)散通道和第二氣體擴(kuò)散通道的內(nèi)徑。
[0023]進(jìn)一步的，所述第一氣體擴(kuò)散通道的長(zhǎng)度相等，所述第二氣體擴(kuò)散通道的長(zhǎng)度也相等。
[0024]所述氣體噴淋頭包括氣體分布擴(kuò)散板和水冷板兩部分，所述兩部分通過可拆卸的機(jī)械方法組裝為一體，制作簡(jiǎn)單，便于單獨(dú)拆卸清洗。
[0025]進(jìn)一步的，本發(fā)明還公開了一種薄膜生長(zhǎng)反應(yīng)器，包括一反應(yīng)腔，所述反應(yīng)腔內(nèi)設(shè)置一支撐部件和位于所述支撐部件上的待處理工件，所述支撐部件可以在大致水平方向上旋轉(zhuǎn)，所述支撐部件上方設(shè)置有一上述氣體噴淋頭。
[0026]本發(fā)明還公開了一種氣體噴淋頭的制作方法，所述方法包括:
制作氣體分布擴(kuò)散板步驟:在一第一板體上設(shè)置有連接第一反應(yīng)氣體源的若干列第一氣體擴(kuò)散通道和連接第二反應(yīng)氣體源的若干列第二氣體擴(kuò)散通道，所述若干列第一氣體擴(kuò)散通道和所述若干列第二氣體擴(kuò)散通道列與列之間交替排布；所述每一列第一氣體擴(kuò)散通道和第二氣體擴(kuò)散通道均包括若干個(gè)分立的氣體擴(kuò)散路徑；
制作水冷板步驟:在一第二板體上設(shè)置有若干列冷卻液通道，以及配合所述第一氣體擴(kuò)散通道流出的第一出氣通道和配合所述第二氣體擴(kuò)散通道內(nèi)的反應(yīng)氣體流出的第二出氣通道；
組裝步驟:將所述氣體分布擴(kuò)散板和所述水冷板以一可拆卸的機(jī)械方法組裝在一起；使所述若干列第一氣體擴(kuò)散通道與所述第一出氣通道相連通，使所述若干列第二氣體擴(kuò)散通道與所述第二出氣通道相連通。
[0027]進(jìn)一步的，所述的制作氣體分布擴(kuò)散板步驟，包括:
制作一個(gè)上層板，在所述上層板上鉆制第一組復(fù)數(shù)個(gè)孔；
制作一個(gè)下層板，在所述下層板上規(guī)則的設(shè)置若干列凸臺(tái)，所述凸臺(tái)的上表面高于所述下層板的上表面，在所述下層板上鉆制第二組復(fù)數(shù)個(gè)孔，所述第二組孔的每個(gè)孔和所述第一組孔的每個(gè)孔位置相對(duì)應(yīng)，在所述上層板的第一組孔和所述下層板的第二組孔之間插入對(duì)應(yīng)個(gè)數(shù)的導(dǎo)管；在所述凸臺(tái)上鉆制第三組復(fù)數(shù)個(gè)孔；所述第二組復(fù)數(shù)個(gè)孔和所述第三組復(fù)數(shù)個(gè)孔列與列之間均勻地交替排布；
進(jìn)一步的，所述的水冷板制作步驟，包括:
制作一具有一定厚度的平板，在所述平板內(nèi)部均勻設(shè)置有若干列與所述平板的上下表面大致相平行的冷卻液通道，在相鄰的兩冷卻液通道之間