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喷淋头(Showerhead) 是一种面式的反应源导入装置。图8- 257所示的是喷淋头结构示意图。喷淋头一般由进口、 缓冲腔和出口三部分组成。进口一般由数个独立的管路组成,各种反应源经过进口管路进入喷淋头中:缓冲腔是各种反应源混合的区域,在缓冲腔中形成相对均匀的反应源混合物;出口一般位于一个平面上,由少则十几个,多则成百上千个小孔组成。反应源混合物通过出口以面状形式进人工艺腔室中。与线式、点式反应源导入装置相比,喷淋头适用于大面积均匀成膜领域。
通常,反应源的进入方向与进口管路平行。然而,反应源在进入缓冲腔后,由于压力的变化会对缓冲腔内壁和出口平面形成一定的冲击。 因此,为避免这种冲击所带来的负面影响,有的喷淋头的反应源进入方向与进口管路相切形成螺旋形的进源曲线(见图8-257)。另外,螺旋形的进源曲线设计也有利于反应源的充分混合。在反应源离开喷淋头时,一般要求反应源均勾地进入反应腔室。缓冲腔室的几何形状、容积、出口孔径及分布等参数均会对反应源分布的均匀性造成影响。
常见的喷淋头多为单通道形式,即所有的反应源经由同样的通道进入/离开喷淋头。但在特殊应用场合,喷淋头也可有两个或更多的通道。图8-258所示的是一个应用在原子层沉积设备中的双通道喷淋头结构示意图。在图中所示的喷淋头结构中,反应源的通道分为上、下两层,两个通道中的反应源相对独立。独立通道的设计可以避免反应源在喷淋头内部发生反应,延长喷淋头的使用寿命。
喷淋头一般应用在等离子体增强化学气相沉积设备、原子层沉积设备及清洗机等工艺设备中。