CN103789747B - 一种气体喷淋头及制作该气体喷淋头的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种气体喷淋头和制作该气体喷淋头的方法，所述的方法包括下列步骤：在一石墨圆盘上设置若干个第一孔径的孔；将所述石墨圆盘放置在一沉积反应器中，在所述石墨圆盘的上下表面以及所述第一小孔内壁沉积一层碳化硅；在完成沉积的所述第一孔径的孔内设置第二孔径的孔，所述第二孔径小于所述第一孔径。通过采用该技术方案，使得石墨圆盘的下表面和进气孔的内壁表面沉积不易被等离子体腐蚀的碳化硅，从而延长气体喷淋头的使用时间同时节省了成本。

Description

一种气体喷淋头及制作该气体喷淋头的方法
技术领域
本发明涉及半导体器件的制造领域，尤其涉及一种制作控制反应气体进入反应腔的喷淋头的技术领域。
背景技术
在半导体设备的制造过程中，例如蚀刻、沉积、氧化、溅射等处理过程中，通常会利用等离子体对基片（半导体晶片、玻璃基片等）进行处理。一般地，对于等离子体处理装置来说，作为生成等离子体的方式，在高频放电方式的等离子体处理装置中，包括电容耦合型等离子体反应器和电感耦合型等离子体反应器。所述的电容耦合型反应器通常配置有上部电极和下部电极，优选地这两个电极平行设置。而且，通常在下部电极之上载置被处理基片，经由整合器将等离子体生成用的高频电源施加于上部电极或者下部电极。通过由该高频电源所生成的高频电场来使反应气体的外部电子加速，从而产等离子体对下部基片进行等离子处理。
近年来，在半导体制造领域，使用了用于向待处理基片以喷淋状供气的喷淋头。例如在等离子体刻蚀处理设备中，在处理室内设置有用于载置基片的载置台，与该载置台相对的位置设置有喷淋头，该喷淋头的表面设置有多个气体喷出孔，以喷淋状供给反应气体来产生等离子体。在上述等离子体处理装置中，因为在处理腔室内产生等离子体，所以喷淋头的温度一般较高。
现有的喷淋头其基体一般为铝，但是铝容易在等离子环境下被腐蚀，导致该喷淋头的寿命不长。针对这个问题，现有技术中通过在该基体的外表面覆盖一层抗刻蚀能力比铝强的氧化铝（Al2O3），然而，由于喷淋头在使用时其表面与等离子体接触，而氧化铝表面易与含氟的等离子体反应而生成氟化铝颗粒，该颗粒逐渐堆积形成大的颗粒物，掉落在待刻蚀晶片上会导致污染，因而氧化铝并不是喷淋头覆盖层的优选材质，行业内逐渐被不易产生颗粒污染且散热性能佳的硅（热传导率：149Wm-1K-1）或碳化硅（热传导率：150Wm-1K-1）覆盖层所取代。
通过化学气相沉积等方式形成的一整片碳化硅材质的喷淋头具有非常好的抗腐蚀性能，然而，该方法制作的喷淋头成本过高，不具备市场竞争力。如果只在喷淋头的表面涂覆碳化硅，由于等离子能量过高，会对喷淋头的出气孔进行轰击，造成喷淋头使用寿命的降低。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种气体喷淋头和制作该气体喷淋头的方法，所述的方法包括下列步骤：
a）.在一石墨圆盘上设置若干个第一孔径的孔；
b）.将所述石墨圆盘放置在一沉积反应器中，在所述石墨圆盘的下表面以及所述第一小孔内壁沉积一层碳化硅；
c）.在完成沉积的所述第一孔径的孔内制作第二孔径的孔，所述第二孔径小于所述第一孔径。
进一步的，所述的沉积反应方法为化学气相沉积法，所述的沉积反应器为化学气相沉积反应器。
进一步的，所述石墨圆盘的上表面也沉积一层碳化硅。
所述第一小孔的孔径范围为1毫米—6毫米，所述第二小孔的孔径范围为0.1毫米—2毫米。
所述石墨圆盘的上下表面以及所述第一小孔内壁沉积的碳化硅的厚度与化学气相沉积反应器内的反应气体浓度和反应时间成正比。
所述的碳化硅层外进一步沉积一层氧化钇，所述的氧化钇层通过化学气相沉积法或等离子体增强化学气相沉积法形成。
进一步的，所述石墨圆盘的上表面和下表面碳化硅层厚度大于0.5毫米。
进一步的，所述第一孔径的孔和第二孔径的孔在所述气体喷淋头上均匀分布。
进一步的，所述第一孔径的孔下端从靠近等离子体的石墨圆盘表面开始制作，所述第一孔径的孔的高度小于所述石墨圆盘的厚度。
进一步的，本发明还提供一种气体喷淋头，所述气体喷淋头包括一石墨圆盘，所述石墨圆盘上下表面涂覆一层碳化硅，所述石墨圆盘设置若干个小孔，所述小孔内壁涂覆一层碳化硅，所述小孔内壁涂覆的碳化硅厚度大于0.5毫米。
本发明所述的制作气体喷淋头的方法，通过两次制孔，使得石墨圆盘的上下表面和进气孔的内壁表面沉积较大厚度的不易被等离子体腐蚀的碳化硅，从而延长气体喷淋头的使用时间同时节省了成本。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1示出本发明所述气体喷淋头的俯视图；
图2示出所述气体喷淋头沿A-A截面刨开结构示意图；
图3示出另一实施例的气体喷淋头沿A-A截面刨开结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明的具体实施方式进行说明。
本发明提供一种制作气体喷淋头的方法，所述的方法包括下列步骤：首先，在一石墨圆盘10上设置若干个第一孔径为a1的孔12，为了使得反应气体在等离子体刻蚀腔内均匀分布，第一孔径的孔12在石墨圆盘10上均匀分布；当然，也可以根据实际需要设置石墨圆盘10上的第一孔径的孔12分布不均匀。然后，将石墨圆盘10放置在一沉积反应器中，在石墨圆盘10的上表面20、下表面22以及第一孔径的孔12内壁表面24沉积一层碳化硅；最后，在完成碳化硅沉积的所述第一孔径的孔内设置第二孔径为a2的孔14，所述第二孔径a2小于所述第一孔径a1。
所述的沉积反应器可以为化学气相沉积反应器，将设置有第一孔径孔12的石墨圆盘10放置在化学气相沉积反应器中，反应器中的反应气体会在石墨圆盘上表面20、下表面22以及第一孔径的孔12内壁表面24生长一定厚度的碳化硅，由于化学气相沉积反应器中沉积碳化硅的技术为现有技术，大量的专利文献和论文对其进行了详细的介绍和描述，在此不再予以赘述。
经过化学气相沉积的石墨圆盘，第一孔径的孔12内壁表面沉积了一层碳化硅，孔径变小且表面不光滑，在第一孔径的孔12中心位置制作第二孔径的孔14，第一孔径a1范围为1毫米—6毫米，第一孔径的范围过小会导致沉积的碳化硅层厚度过小，第一孔径的范围过大会导致石墨圆盘上进气孔的间距过大；第二小孔的孔径a2范围为0.1毫米—2毫米。所述石墨圆盘上表面20、下表面22以及第一孔径的孔12内壁表面24沉积的碳化硅的厚度与化学气相沉积反应器内的反应气体浓度和反应时间成正比。
经过化学气相沉积的石墨圆盘，上表面20、下表面22不光滑，根据需要对其进行切割，在保证达到所需厚度的同时使得上表面20、下表面22表面光滑，切割后的下表面22碳化硅的厚度不小于0.5毫米。本实施例由于石墨材质较软，尽管上表面20不会与等离子体进行接触，为便于安装，同时对上表面20进行化学气相沉积。
为了进一步提高气体喷淋头的使用寿命，可以在碳化硅沉积完成后进一步沉积一层氧化钇，所述的氧化钇层通过化学气相沉积法或等离子体增强化学气相沉积法形成。所述氧化钇层中还掺有氟化钇、氧化铒、碳化硅、氮化硅、氧化锆、氧化铝中的至少一种。
由于等离子体只能腐蚀进气孔靠近等离子体一端的部分，在另外的实施例中，为了减少碳化硅沉积所需的气体，可以在设置第一孔径孔312时不完全穿透石墨圆盘10，然后将石墨圆盘10放置在一沉积反应器中，在石墨圆盘10的上表面20、下表面22以及第一孔径的孔312内壁表面324沉积一层碳化硅；最后，在完成沉积的所述第一孔径的孔312内设置第二孔径的孔314，所述第二孔径小于所述第一孔径。
本实施例中的其他技术方案同上述实施例相同，在此不予以赘述。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种制作气体喷淋头的方法，其特征在于，所述的方法包括下列步骤：
a）.在一石墨圆盘上设置若干个第一孔径的孔；
b）.将所述石墨圆盘放置在一沉积反应器中，在所述石墨圆盘的下表面以及所述第一小孔内壁沉积一层碳化硅；
c）.在完成沉积的所述第一孔径的孔内制作第二孔径的孔，所述第二孔径小于所述第一孔径。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的沉积反应方法为化学气相沉积法，所述的沉积反应器为化学气相沉积反应器。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在所述石墨圆盘的上表面也沉积一层碳化硅。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第一小孔的孔径范围为1毫米—6毫米，所述第二小孔的孔径范围为0.1毫米—2毫米。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述石墨圆盘的上下表面以及所述第一小孔内壁沉积的碳化硅的厚度与化学气相沉积反应器内的反应气体浓度和反应时间成正比。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的碳化硅层外进一步沉积一层氧化钇，所述的氧化钇层通过化学气相沉积法或等离子体增强化学气相沉积法形成。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的碳化硅层厚度大于0.5毫米。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第一孔径的孔和第二孔径的孔在所述气体喷淋头上均匀分布。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第一孔径的孔下端从靠近等离子体的石墨圆盘表面开始制作，所述第一孔径的孔的高度小于所述石墨圆盘的厚度。
10.一种气体喷淋头，所述气体喷淋头包括一石墨圆盘，所述石墨圆盘上下表面涂覆一层碳化硅，其特征在于：所述石墨圆盘设置若干个小孔，所述小孔内壁涂覆一层碳化硅，所述小孔内壁涂覆的碳化硅厚度大于0.5毫米。
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