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一種氣體分布板及其制作方法

文檔序號(hào):2853455閱讀:150來源:國(guó)知局
一種氣體分布板及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種氣體分布板及其制作方法,將氣體分布板設(shè)置為上層板和下層板,設(shè)置上下相匹配的凸起板和凹槽,并使得所述凸起板的尺寸略小于所述凹槽的尺寸,確保上層板和下層板嵌合時(shí)凸起板側(cè)壁和氣體擋板側(cè)壁之間,氣體擋板和氣體通孔末端之間分別保留一狹小的縫隙,作為反應(yīng)氣體注入等離子體反應(yīng)腔的氣體通道。簡(jiǎn)化了氣體分布板的制作難度,提高了氣體通道的致密度,從而提高了反應(yīng)氣體注入等離子體反應(yīng)腔內(nèi)的均勻度,滿足了刻蝕空間減小和氣流增大的發(fā)展趨勢(shì)對(duì)氣體均勻分布的要求。
【專利說明】一種氣體分布板及其制作方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體反應(yīng)腔室部件制作【技術(shù)領(lǐng)域】,尤其涉及一種氣體分布板的制作【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體設(shè)備的制造過程中,例如蝕刻、沉積、氧化、濺射等處理過程中,通常會(huì)利用等離子體對(duì)基片(半導(dǎo)體晶片、玻璃基片等)進(jìn)行處理。一般地,對(duì)于等離子體處理裝置來說,作為生成等離子體的方式,在高頻放電方式的等離子體處理裝置中,包括電容耦合型等離子體反應(yīng)器和電感耦合型等離子體反應(yīng)器。所述的電容耦合型反應(yīng)器通常配置有上部電極和下部電極,優(yōu)選地這兩個(gè)電極平行設(shè)置。而且,通常在下部電極之上載置被處理基片,經(jīng)由整合器將等離子體生成用的高頻電源施加于上部電極或者下部電極。通過由該高頻電源所生成的高頻電場(chǎng)來使反應(yīng)氣體的外部電子加速,從而產(chǎn)生等離子體對(duì)下部基片進(jìn)行等離子體處理。
[0003]在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域,廣泛使用向待處理基片以噴淋狀供氣的噴淋頭。例如在等離子體刻蝕處理設(shè)備中,在處理室內(nèi)設(shè)置有用于載置基片的載置臺(tái),與該載置臺(tái)相對(duì)的上方位置設(shè)置有噴淋頭,該噴淋頭的表面設(shè)置有多個(gè)氣體噴出孔,以噴淋狀供給反應(yīng)氣體來產(chǎn)生等離子體。在對(duì)基片進(jìn)行等離子體刻蝕處理時(shí),等離子體的分布均勻度對(duì)基片刻蝕均勻度有很大影響,而通過噴淋頭提供的反應(yīng)氣體的分布均勻度決定著等離子體的分布均勻度,為了得到具有良好均一性的刻蝕基片,需要?dú)怏w噴淋頭的氣體噴出孔致密且均勻。目前常用的氣體噴淋頭經(jīng)過鉆孔等機(jī)械加工的方法獲得氣體噴出孔,由于考慮到成本和加工難度,氣體噴出孔常常很難做到致密且具有小口徑大深度,在刻蝕反應(yīng)腔內(nèi),對(duì)應(yīng)機(jī)械加工孔洞的位置與未加工孔洞的位置,存在氣流分布的不均勻性,此種不均勻性造成刻蝕工藝的不均勻性,并且隨著刻蝕空間減小和氣流增大而越發(fā)顯著,限制了刻蝕空間進(jìn)一步減小,工作氣體氣流進(jìn)一步增大的潛力。同時(shí),機(jī)械制得的氣體噴出孔由于孔壁平直,增大了顆粒污染的風(fēng)險(xiǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述問題,本發(fā)明提供了一種氣體分布板,所述分布板包括上層板和下層板,所述上層板包括若干氣體通孔和環(huán)繞所述氣體通孔設(shè)置的凸起板,所述下層板包括凹槽和氣體擋板;所述上層板和所述下層板固定連接,所述上層板的凸起板嵌入所述下層板的凹槽內(nèi),所述下層板的氣體擋板位于所述氣體通孔末端下方,并與所述氣體通孔末端設(shè)置第一氣體通道,所述氣體擋板與所述上層板的凸起板側(cè)壁設(shè)置第二氣體通道,所述第一氣體通道和所述第二氣體通道氣體聯(lián)通。
[0005]優(yōu)選的,所述上層板的凸起板和所述下層板的凹槽形狀相同,所述凹槽的尺寸大于所述凸起板的尺寸。
[0006]優(yōu)選的,所述上層板和所述下層板外圍分別設(shè)置安裝板,所述安裝板之間設(shè)置墊片。
[0007]優(yōu)選的,所述上層板和所述下層板外圍分別設(shè)置安裝板,所述安裝板的厚度略大于所述上層板和所述下層板的主體厚度。
[0008]優(yōu)選的,所述氣體通道的寬度小于等于所述氣體通孔的直徑。
[0009]優(yōu)選的,所述氣體通孔在所述上層板上均勻分布,所述凸起板為環(huán)繞所述氣體通孔的不連續(xù)的弧狀結(jié)構(gòu)。
[0010]優(yōu)選的,所述的弧狀凸起板包括延伸突出板,所述延伸突出板探入相鄰的凸起板之間。
[0011 ] 優(yōu)選的,所述上層板和所述下層板表面涂覆抗等離子體腐蝕的保護(hù)層。
[0012]優(yōu)選的,所述的涂覆材料為三氧化二釔、陶瓷涂層。
[0013]優(yōu)選的,所述的氣體分布板的材料為鋁、石墨、碳化硅、氧化鋁及石英中的一種。
[0014]進(jìn)一步的,本發(fā)明還公開了一種制作氣體分布板的方法,包括如下步驟:
[0015]制作一上層板,在所述上層板上均勻設(shè)置若干氣體通孔,環(huán)繞所述氣體通孔設(shè)置若干凸起板;
[0016]制作一下層板,對(duì)應(yīng)所述上層板的凸起板處制作凹槽,所述凹槽的尺寸大于所述凸起板的尺寸;所述凹槽之間為氣體擋板;
[0017]將所述上層板和所述下層板嵌合連接,所述凸起板嵌入所述凹槽,所述氣體擋板與所述氣體通孔末端之間,所述氣體擋板側(cè)壁與所述凸起板側(cè)壁之間,分別保持一定距離。
[0018]優(yōu)選的,所述氣體擋板與所述氣體通孔末端之間,所述氣體擋板側(cè)壁與所述凸起板側(cè)壁之間,分別保持一小于等于氣體通孔直徑放入距離。
[0019]優(yōu)選的,在將所述上層板和所述下層板嵌合連接前,分別對(duì)所述上層板和所述下層板涂覆抗等離子體腐蝕的保護(hù)層。
[0020]優(yōu)選的,所述的涂覆方法為等離子體噴濺、化學(xué)氣相沉積或物理氣相沉積中的一種。
[0021]優(yōu)選的,所述上層板和所作下層板之間放置一墊片。
[0022]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:本發(fā)明將氣體分布板設(shè)置為上層板和下層板,設(shè)置上下相匹配的凸起板和凹槽,并使得所述凸起板的尺寸略小于所述凹槽的尺寸,同時(shí)設(shè)置氣體擋板的厚度小于所述凸起板的凸起高度,使得氣體擋板和凹進(jìn)面之間不完全接觸,確保上層板和下層板嵌合時(shí)凸起板側(cè)壁和氣體擋板側(cè)壁之間,氣體擋板和凹進(jìn)面之間分別保留一狹小的縫隙,作為反應(yīng)氣體注入等離子體反應(yīng)腔的氣體通道。由于機(jī)械加工凸起板和凹槽的技術(shù)極為簡(jiǎn)單,且凸起板和凹槽的尺寸可以任意制作,使得氣體通道的寬度可以根據(jù)需要制作的非常小,大大提高了氣體通道的致密度,從而提高了反應(yīng)氣體注入等離子體反應(yīng)腔內(nèi)的均勻度,滿足了刻蝕空間減小和氣流增大的發(fā)展趨勢(shì)對(duì)氣體均勻分布的要求。采用該技術(shù)方案取代現(xiàn)有技術(shù)中的氣體通孔輸送反應(yīng)氣體,使得機(jī)械加工更為方便,且成本較低,同時(shí),在對(duì)氣體分布板進(jìn)行安裝固定前可以方便的對(duì)上層板和下層板的上下表面分別涂覆防止等離子體物理轟擊和化學(xué)腐蝕的保護(hù)層,大大提高了氣體分布板的使用壽命,提高了生產(chǎn)力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1A示出上層板的下表面結(jié)構(gòu)示意圖;
[0024]圖1B示出上層板的下表面立體結(jié)構(gòu)示意圖;
[0025]圖2示出下層板的平面結(jié)構(gòu)示意圖;
[0026]圖3示出上層板和下層板安裝后的部分橫截面結(jié)構(gòu)示意圖;
[0027]圖4和圖5示出另一實(shí)施例的上層板和下層板結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0028]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚,下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖,對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例,而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例,都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0029]本發(fā)明公開了一種氣體分布板,所述氣體分布板包括上層板110和下層板120兩部分,圖1A示出上層板的下表面結(jié)構(gòu)示意圖;為了便于直觀的理解本發(fā)明的技術(shù)方案,本發(fā)明給出了上層板的下表面立體結(jié)構(gòu)示意圖圖1B ;上層板110包括均勻分布的氣體通孔115和環(huán)繞氣體通孔115設(shè)置的凸起板112,氣體通孔115末端所在的平面相對(duì)于凸起板112形成凹進(jìn)面113,凹進(jìn)面113可以在同一平面,也可以根據(jù)需要設(shè)置為不同平面。圖2示出下層板的平面結(jié)構(gòu)示意圖,下層板120包括凹槽122和氣體擋板123,上層板120的凸起板112和下層板120的凹槽122形狀相互匹配,上層板110和下層板120上分別設(shè)置安裝版111和121,所述安裝板位于上層板110和下層板120的最外圍。圖3示出上層板110和下層板120安裝后的部分橫截面結(jié)構(gòu)示意圖;安裝時(shí),將上層板110和下層板120上下相對(duì),將上層板110的凸起板112插入下層板120的凹槽122,此時(shí),氣體擋板123和上層板的氣體通孔115末端的凹進(jìn)面113上下相對(duì),為便于氣體流出,氣體擋板123和凹進(jìn)面113之間設(shè)置一縫隙,形成氣體通道129。設(shè)置凸起板112的尺寸略小于凹槽122的尺寸,上層板110的凸起板112插入下層板120的凹槽122時(shí),凸起板112側(cè)壁與氣體擋版123側(cè)壁間保持一細(xì)小的縫隙,形成氣體通道130,氣體通道129和氣體通道130保持氣體聯(lián)通,氣體通道129的高度和氣體通道130的寬度可以相同也可以不同,本實(shí)施例選擇相同,且其尺寸小于等于氣體通孔115的內(nèi)徑。為了保證安裝后的氣體分布板的氣體擋板123和凹進(jìn)面113之間存在縫隙,可以在安裝時(shí),將上層板和下層板的安裝板111和121之間設(shè)置一墊片,所述墊片的厚度即為所述氣體通道129的高度。在另外的實(shí)施例中,也可以設(shè)置安裝板111或121的厚度略厚于上層板110或下層板121的主體厚度,從而使得上層板110和下層板120安裝時(shí)無(wú)需在其中設(shè)置墊片即可實(shí)現(xiàn)氣體擋板123和上層板的凹進(jìn)面113之間留有一定縫隙。上下相對(duì)上層板110和下層板120可以通過螺釘?shù)葯C(jī)械方法固定連接。
[0030]將安裝固定后的氣體分布板放入等離子體反應(yīng)室中,所述的反應(yīng)氣體通過氣體通孔115流入氣體通道129,經(jīng)由氣體通道130進(jìn)入等離子體反應(yīng)腔,在等離子體反應(yīng)腔內(nèi)被解離為等離子體及中性自由基,對(duì)等離子體反應(yīng)腔內(nèi)的基片進(jìn)行處理。反應(yīng)氣體經(jīng)由氣體分布板進(jìn)入等離子體反應(yīng)腔的均勻度決定反應(yīng)腔內(nèi)的等離子體的均勻度,進(jìn)而決定基片刻蝕的均勻度;而氣體分布板上氣體通孔的密集程度和氣體通孔的內(nèi)徑大小是決定反應(yīng)氣體能否均勻注入等離子體反應(yīng)腔的關(guān)鍵因素,現(xiàn)有技術(shù)中,由于制作小直徑高深度氣體通孔的技術(shù)復(fù)雜且成本較高,受加工方法的限制,很難得到合乎要求的足夠小得氣體通孔,而且,由于小口徑氣體通孔很難涂覆保護(hù)層,容易被等離子體進(jìn)行物理轟擊和化學(xué)腐蝕,造成氣體分布板的成本較高且使用壽命有限。
[0031]本發(fā)明公開的氣體分布板包括上層板和下層板,通過設(shè)置凸起板112的尺寸略小于凹槽122尺寸,并使得氣體擋板123和凹進(jìn)面113之間不完全接觸,使得上層板和下層板嵌合時(shí)凸起板112側(cè)壁和氣體擋板123側(cè)壁之間,氣體擋板123和凹進(jìn)面113之間分別保留一狹小的縫隙,作為反應(yīng)氣體注入等離子體反應(yīng)腔的氣體通道。由于機(jī)械加工凸起板和凹槽的技術(shù)極為簡(jiǎn)單,且凸起板和凹槽的尺寸可以任意制作,使得氣體通道130的寬度可以根據(jù)需要制作的非常小,大大提高了氣體通道的致密度,從而提高了反應(yīng)氣體注入等離子體反應(yīng)腔內(nèi)的均勻度,滿足了刻蝕空間減小和氣流增大的發(fā)展趨勢(shì)對(duì)氣體均勻分布的要求。采用該技術(shù)方案取代現(xiàn)有技術(shù)中的氣體通孔輸送反應(yīng)氣體,使得機(jī)械加工更為方便,且成本較低,同時(shí),在對(duì)氣體分布板進(jìn)行安裝固定前可以方便的對(duì)上層板110和下層板120的上下表面分別涂覆防止等離子體物理轟擊和化學(xué)腐蝕的保護(hù)層,大大提高了氣體分布板的使用壽命,提聞了生廣力。
[0032]本發(fā)明所述的氣體分布板的材料為鋁、石墨、碳化硅、氧化鋁及石英等本領(lǐng)域常采用的氣體噴淋頭的制作材料;所述涂覆保護(hù)層的方法為等離子體噴涂法、物理氣相沉積或者化學(xué)氣相沉積中的一種,所述的保護(hù)層材料為氧化釔涂層或陶瓷涂層中的一種。
[0033]本發(fā)明涉及的凸起板112和凹槽122形狀為不連續(xù)的弧狀結(jié)構(gòu),該弧狀的凸起板112環(huán)繞氣體通孔115設(shè)置,本實(shí)施例中為了保證氣體通道130在氣體分布板上均勻分布,部分弧狀凸起板112設(shè)置延伸突出板114,延伸突出板114延伸至周圍相鄰的弧狀凸起板112之間,下層板120的凹槽設(shè)置對(duì)應(yīng)的延伸凹槽124,上層板110和下層板120相互嵌合,形成更為致密的氣體通道。在另外的實(shí)施例如圖4和圖5所述的實(shí)施例,也可以不設(shè)置延伸突出板114和延伸凹槽124,所述凸起板212為不連續(xù)的弧狀結(jié)構(gòu),所述的凹槽222為與之相匹配的形狀,通過設(shè)置密集的弧狀凸起板212和對(duì)應(yīng)的凹槽222實(shí)現(xiàn)氣體通道的致密均勻分布。根據(jù)本發(fā)明的描述,在另外的實(shí)施例中,凸起板112和凹槽122的形狀也可以為直線條狀。所有本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)的變形均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0034]本發(fā)明還公開了一種制作上述氣體分布板的方法,包括如下步驟:制作一上層板110,在上層板110上均勻設(shè)置若干氣體通孔115,環(huán)繞氣體通孔設(shè)置凸起板112 ;制作一下層板120,對(duì)應(yīng)上層板110的凸起板112處制作凹槽122,凹槽122的尺寸略大于凸起板112的尺寸;凹槽122之間為氣體擋板123 ;將上層板110和下層板120嵌合連接,凸起板112嵌入凹槽122,氣體擋板123與氣體通孔115末端所在的平面113之間留有一定距離,氣體擋板123側(cè)壁與凸起板112側(cè)壁之間,分別保持一小于等于氣體通孔直徑的距離。在將上層板110和下層板120嵌合連接前,分別對(duì)所述上層板和所述下層板涂覆防等離子體腐蝕的保護(hù)層。所述的涂覆方法為等離子體噴濺、化學(xué)氣相沉積或物理氣相沉積中的一種。所述的保護(hù)層材料為碳化硅、陶瓷等。
[0035]盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹,但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后,對(duì)于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此,本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
【權(quán)利要求】
1.一種氣體分布板,其特征在于:所述分布板包括上層板和下層板,所述上層板包括若干氣體通孔和環(huán)繞所述氣體通孔設(shè)置的凸起板,所述下層板包括凹槽和氣體擋板;所述上層板和所述下層板固定連接,所述上層板的凸起板嵌入所述下層板的凹槽內(nèi),所述下層板的氣體擋板位于所述氣體通孔末端下方,并與所述氣體通孔末端設(shè)置第一氣體通道,所述氣體擋板與所述上層板的凸起板側(cè)壁設(shè)置第二氣體通道,所述第一氣體通道和所述第二氣體通道氣體聯(lián)通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體分布板,其特征在于:所述上層板的凸起板和所述下層板的凹槽形狀相同,所述凹槽的尺寸大于所述凸起板的尺寸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體分布板,其特征在于:所述上層板和所述下層板外圍分別設(shè)置安裝板,所述安裝板之間設(shè)置墊片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體分布板,其特征在于:所述上層板和所述下層板外圍分別設(shè)置安裝板,所述安裝板的厚度略大于所述上層板和所述下層板的主體厚度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體分布板,其特征在于:所述第一氣體通道和所述第二氣體通道的寬度小于等于所述氣體通孔的直徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體分布板,其特征在于:所述氣體通孔在所述上層板上均勻分布,所述凸起板為環(huán)繞所述氣體通孔的不連續(xù)的弧狀結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣體分布板,其特征在于:所述的弧狀凸起板包括延伸突出板,探入相鄰的凸起板之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體分布板,其特征在于:所述上層板和所述下層板表面涂覆抗等離子體腐蝕的保護(hù)層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的氣體分布板,其特征在于:所述的保護(hù)層材料為三氧化二釔、陶瓷涂層。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體分布板,其特征在于:所述的氣體分布板的材料為鋁、石墨、碳化硅、氧化鋁及石英中的一種。
11.一種制作氣體分布板的方法,其特征在于:包括如下步驟: 制作一上層板,在所述上層板上均勻設(shè)置若干氣體通孔,環(huán)繞所述氣體通孔設(shè)置若干凸起板; 制作一下層板,對(duì)應(yīng)所述上層板的凸起板處制作凹槽,所述凹槽的尺寸大于所述凸起板的尺寸;所述凹槽之間為氣體擋板; 將所述上層板和所述下層板嵌合連接,所述凸起板嵌入所述凹槽,所述氣體擋板與所述氣體通孔末端之間,所述氣體擋板側(cè)壁與所述凸起板側(cè)壁之間,分別保持一定距離。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的制作氣體分布板的方法,其特征在于:所述氣體擋板與所述氣體通孔末端之間,所述氣體擋板側(cè)壁與所述凸起板側(cè)壁之間,分別保持一小于等于氣體通孔直徑放入距離。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的制作氣體分布板的方法,其特征在于:在將所述上層板和所述下層板嵌合連接前,分別對(duì)所述上層板和所述下層板涂覆抗等離子體腐蝕的保護(hù)層。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的制作氣體分布板的方法,其特征在于:所述的涂覆方法為等離子體噴濺、化學(xué)氣相沉積或物理氣相沉積中的一種。
【文檔編號(hào)】H01J37/32GK104183450SQ201310193638
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2013年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月22日
【發(fā)明者】彭帆, 徐朝陽(yáng), 浦遠(yuǎn), 倪圖強(qiáng) 申請(qǐng)人:中微半導(dǎo)體設(shè)備(上海)有限公司
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