[发明专利]一种气体簇射装置

说明书

本发明公开了一种气体簇射装置，包括依次连接的进气缓冲结构、第一气体匀化结构和第二气体匀化结构，进气缓冲结构的进气口用于与进气管道连接，进气缓冲结构的出气口与第一气体匀化结构连通，第一气体匀化结构和第二气体匀化结构上设有气体簇射孔且相互连通，第二气体匀化结构的底部用于与原子层沉积镀膜机的真空腔壁连接。本发明的进气缓冲结构能够实现进气的初步减压和发散，采用了双层气体匀化结构，提高簇射气体在基板处的分布均匀性；各部件之间采用带有刀口槽的法兰连接，气密性好，适合在腐蚀性气体，高温的工作条件下使用；利用金属密封结构连接后，三个结构之间形成有一定高度的缓冲空间，进一步提高气体的匀化效率。

技术领域

本发明涉及气相材料化学反应制备薄膜装置的技术领域，特别是涉及一种气体簇射装置。

背景技术

基于气相材料化学反应制备薄膜的技术已经成熟，其代表性的镀膜方法之一是原子层沉积技术。目前原子层沉积技术能够制备的薄膜材料包括金属氧化物、金属氮化物、金属氟化物、金属以及金属硫化物等。原子层沉积技术中，反应物以气体形式沉积在基板表面，形成一个亚单层，随后另一种反应物沉积在同一个基板表面并发生化学反应。由于原子层沉积镀膜独特的化学物理过程，薄膜具有良好的共形性和高的台阶覆盖率。随着半导体器件的微细化以及微结构光学器件的发展，原子层沉积获得了广阔的应用范围和应用前景。

有效的控制反应气体在表面上的分布对原子层沉积薄膜的厚度均匀性是极其重要的。目前控制气体分布的技术手段有多种，对于原子层沉积实现气体的均匀分布而言，通常包括行进法和簇射法。行进法中，气流在流经管道的过程中均匀的覆盖到样品上形成一个吸附层；对于一部分材料的镀膜，簇射方法能够使气体分布的均匀性更好。然而传统的气体簇射装置基本结构为一个多孔的金属板，气体从管道流出后经过金属板的各个空沉积到期间表面。由于气体的进气管道通常远小于簇射金属板，管道出口位置附近的气体密度大于其他位置，反而容易引起薄膜厚度的不均匀。

发明内容

本发明的目的是提供一种气体簇射装置，以解决上述现有技术存在的问题，使簇射气体的均匀性提高，并可以在高温、腐蚀性气体等工况下运行。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种气体簇射装置，包括依次连接的进气缓冲结构、第一气体匀化结构和第二气体匀化结构，所述进气缓冲结构的进气口用于与进气管道连接，所述进气缓冲结构的出气口与所述第一气体匀化结构连通，所述第一气体匀化结构上设置有若干个粗气体簇射孔，所述第二气体匀化结构上设置有若干个细气体簇射孔，所述粗气体簇射孔的孔径大于所述细气体簇射孔的孔径，所述第一气体匀化结构与所述第二气体匀化结构连通，所述第二气体匀化结构的底部用于与原子层沉积镀膜机的真空腔壁连接。

优选的，所述进气缓冲结构的出气口呈喇叭口状。

优选的，所述进气缓冲结构与所述第一气体匀化结构、所述第一气体匀化结构与第二气体匀化结构、所述第二气体匀化结构的底部与原子层沉积镀膜机的真空腔壁之间均通过法兰和螺栓连接，所述法兰上设置刀口槽，所述刀口槽与一金属垫圈相匹配。

优选的，所述进气缓冲结构与所述第一气体匀化结构之间设置有第一气体缓冲腔，所述第一气体匀化结构与第二气体匀化结构之间设置有第二气体缓冲腔。

优选的，所述第一气体匀化结构中心的上表面上设置有一球面凹槽。

优选的，所述第一气体匀化结构沿径向分布的粗气体簇射孔的孔径逐渐变大或者粗气体簇射孔分布密度逐渐增大，所述第二气体匀化结构上均布有若干个细气体簇射孔，所述细气体簇射孔的分布密度比所述粗气体簇射孔分布密度大。

优选的，所述粗气体簇射孔和所述细气体簇射孔的下端口呈喇叭口状。

优选的，所述进气缓冲结构的进气口与所述进气管道焊接或者螺接。