CN102732858A

CN102732858A - 多腔体薄膜沉积装置及其抽气模块

Info

Publication number: CN102732858A
Application number: CN2011100865915A
Authority: CN
Inventors: 方政加; 杨成杰
Original assignee: Pinecone Energies Inc Virgin Islands
Current assignee: Pinecone Energies Inc Virgin Islands
Priority date: 2011-03-29
Filing date: 2011-03-29
Publication date: 2012-10-17

Abstract

本发明涉及一种多腔体薄膜沉积装置及其抽气模块，所述抽气模块主要包含一汇流腔体与多个抽气管。汇流腔体的上部截面积大于汇流腔体的下部截面积。每一个抽气管的一端连接一反应腔体，另一端连接汇流腔体上部的一入口。藉此，抽气模块操作时可以产生一漩涡式的流场，以便于提供每一个反应腔体强度相似的抽气能力。

Description

多腔体薄膜沉积装置及其抽气模块

技术领域

本发明涉及一种多腔体薄膜沉积装置及其抽气模块。

背景技术

薄膜沉积(Thin Film Deposition)可应用于各种物品或组件，例如半导体组件等的表面处理；它是一种在各种材料例如金属、超硬合金、陶瓷及晶圆基板的表面上，成长一层或多层同质或异质材料薄膜的制程。

依据沉积过程是否含有化学反应，薄膜沉积可区分为物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，简称PVD)及化学气相沉积(ChemicalVapor Deposition，简称CVD)。

随着沉积技术及沉积参数差异，所沉积薄膜的结构可能是「单晶」、「多晶」、或「非结晶」的结构。单晶薄膜的沉积在集成电路制程中特别重要，称为「磊晶」(epitaxy)。磊晶成长的半导体薄膜的主要优点是：因为在沉积过程中可直接掺杂施体或受体，因此可精确控制薄膜中的「掺质分布」(dopant profile)，并且不包含氧与碳等杂质。

金属有机化学气相沉积(Metal-Organic Chemical VaporDeposition，简称MOCVD)，其原理是利用承载气体携带气相反应物，或是前驱物进入装有晶圆的腔体中，晶圆下方的承载盘(susceptor)以特定加热方式(例如高周波感应或电阻)加热晶圆及接近晶圆的气体而使其温度升高，而高温会触发单一或是数种气体间的化学反应式，使通常为气态的反应物被转换为固态的生成物，并沉积在晶圆表面上。

当以MOCVD方法形成各种组件，例如发光二极管时，组件的合格率、产率、质量与制程息息相关，而制程的质量取决于反应器内部气体流场的稳定性、温度控制、气体控制等等因素，其中各因素对于沉积物的均匀性均有重大影响。

由于MOCVD是在高温的环境下进行化学反应，而高温所产生的自然对流与抽气系统所产生的强制对流，皆是影响沉积物均匀性的重要因素；因此，如何同时维持高抽气能力以及沉积物的均匀性，并兼顾降低成本与容易清理，是目前业界努力研究的方向。

发明内容

本发明涉及一种适用于多腔体薄膜沉积装置的抽气模块，特别是一种具有高抽气能力、均匀气体流场、低成本，以及方便维护的抽气模块。

本发明一实施例提供一种适用于一多腔体薄膜沉积装置的抽气模块，其主要包含一汇流腔体与多个抽气管。汇流腔体的上部截面积大于汇流腔体的下部截面积。每一个抽气管的一端连接一反应腔体，另一端连接汇流腔体上部的一入口。藉此，抽气模块操作时可以产生一漩涡式的流场，以便于提供每一个反应腔体强度相似的抽气能力。

附图说明

图1A显示本发明一实施例抽气模块的立体示意图；

图1B显示图1A的俯视图；

图2A显示本发明另一实施例抽气模块的立体示意图；

图2B显示图2A的俯视图；以及

图3显示根据本发明另一实施例具有抽气模块之多腔体薄膜沉积装置的方块图。

主要组件符号说明

1 抽气模块

2 抽气模块

10 汇流腔体

12 抽气管

14 反应腔体

16 排气管

18 进气管线

20 气体控制器

102 上部

104 下部

106 入口

108 出口

142 晶圆载具

144 驱动模块

具体实施方式

以下将详述本案的各实施例，并配合附图作为例示。除了这些详细描述之外，本发明还可以广泛地应用在其它的实施例中，任何所述实施例的轻易替代、修改、等效变化都包含在本申请的范围内，并以权利要求的范围为准。在说明书的描述中，为了使读者对本发明有较完整的了解，提供了许多特定细节；然而，本发明可能在省略部分或全部这些特定细节的前提下，仍可实施。此外，众所周知的步骤或组件并未描述于细节中，以避免造成对本发明不必要的限制。图式中相同或类似的组件将以相同或类似符号来表示。特别注意的是，图式仅为示意之用，并非代表组件实际的尺寸或数量，除非有特别说明。

图1A与图1B显示本发明一实施例的抽气模块1，其中图1A为立体示意图，图1B为俯视图。本发明实施例所提供的抽气模块1，适用于一种多腔体薄膜沉积装置。在本实施例，多腔体薄膜沉积装置是一种用于有机金属化学气相沉积(Metal-Organic Chemical VaporDeposition，MOCVD)的薄膜沉积装置，但不限于此。

参见图1A与图1B，抽气模块1主要包含一汇流腔体10以及多个抽气管12。由上方俯视观察汇流腔体10，其形状近似一圆形；另外，汇流腔体10可具有一上部102与一下部104，且上部102的截面积大于下部104的截面积。多个抽气管12连接汇流腔体10与反应腔体14，其中，每一个抽气管12的一端连接多腔体薄膜沉积装置的一反应腔体14，另一端以切线方向连接位于上部102的一入口106。

另外，于本实施例，汇流腔体10还包含一出口108位于下部104的下方，且出口108连接一排气管16，该排气管16连接一鼓风机(fan)或泵(图中未显示)。值得注意的是，在其它实施例，出口108可位于汇流腔体10的其它位置或方向，例如出口108与排气管16是呈水平设置。

藉此，抽气模块1操作时，汇流腔体10内会产生一漩涡的气体流场，使得提供每一反应腔体14强度相似的抽气能力，将各反应腔体14的排出气体(exhaust gas)均匀地抽出，以便于提高每一反应腔体14内的气体流场的均匀性，进而提高所沉积薄膜的均匀性。

在现有技术中，多腔体薄膜沉积装置的每一个反应腔体通过一抽气管分别连接一气体处理系统，其用于抽出并处理所连接反应腔体的排出气体。因为排出气体可能包含未反应的气体反应物、前驱物、固体生成物、尘粒等，并可能沉积在反应腔体或抽气管的管壁，而沉积在后者可能会导致个别气体处理系统的抽气能力产生变化，使其所连接反应腔体内的气体流场不同于其它反应腔体，造成产品均匀性不佳。

反之，本发明抽气模块1将所有反应腔体14的排出气体，透过个别的抽气管12以切线方向连接于共同的汇流腔体10，搭配下方抽气，使汇流腔体10内形成一个漩涡的气场，加上汇流腔体10上宽下窄的形状，使压力与抽气速度产生变化，产生一个结构够强的气场，使各反应腔体内的排出气体被均匀抽出，如此可避免因为管道污染而使得不同反应腔体具有相异的抽气能力。

根据本发明，汇流腔体10可为一体成形或是以多部件组合而成。在本实施例，汇流腔体10为一体成形，且汇流腔体10具有碗状弧面或是倒置圆锥弧面。在另一实施例，汇流腔体是通过一顶部组件与一底部组件组合而成，其中，顶部组件具有圆柱状弧面，底部组件具有碗状弧面或是倒置圆锥弧面；在另一实施例，顶部组件具有碗状弧面或是倒置圆锥弧面，底部组件具有圆柱状弧面。另外，于另一实施例，可还包含一气体洗涤器(scrubber，图中未显示)连接于上述鼓风机或泵之后。

在上述实施例，反应腔体14的数量为四个，但不限于此。本发明所提供的抽气模块适用于任何具有两个反应腔体以上的薄膜沉积装置。图2A与图2B显示根据本发明另一实施例的抽气模块2，其与图1A与1B实施例的不同处在于，本实施例的多腔体薄膜沉积装置具有3个反应腔体14，因此汇流腔体10具有3个入口106透过抽气管12分别连接一反应腔体14；其余结构细节与变化与前述实施例相同，不再赘述。

图3为一方块图显示根据本发明另一实施例多腔体薄膜沉积装置，其包含如图2A、2B所示的抽气模块2。另外，在每一反应腔体14内具有上方承载许多晶圆(图中未显示)的一晶圆载具142，以及用于驱动晶圆载具142的一驱动模块144。一进气管线18提供薄膜沉积所需的一种或多种气体，并通过设置于每一反应腔体14前的一气体控制器20控制流量。在薄膜沉积后，每一反应腔体14的排出气体经由抽气管12集中于汇流腔体。

除了提供强大、稳定、均匀的抽气能力，本发明的抽气模块仅使用单一汇流腔体处理所有反应腔体的排出气体，因此可省下许多设备成本与维修成本。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并非用以限定本发明；凡其它未脱离发明所公开的精神下所完成之等效改变或修饰，均应包含在权利要求所限定范围内。

Claims

1.一种适用于多腔体薄膜沉积装置的抽气模块，包含：

一汇流腔体，且该汇流腔体的上部截面积大于该汇流腔体的下部截面积；以及

多个抽气管，连接于所述汇流腔体，其中每一个该抽气管的一端连接所述多腔体薄膜沉积装置的一反应腔体，另一端连接所述汇流腔体的上部的一入口；藉此，所述抽气模块操作时在所述汇流腔体内产生一漩涡式的流场，以便于提供每一个反应腔体强度相似的抽气能力。

2.如权利要求1的抽气模块，其中所述汇流腔体的俯视形状近似一圆形，且每一个所述抽气管的另一端以切线方向连接所述汇流腔体上部的一入口。

3.如权利要求1的抽气模块，其中所述汇流腔体为一体成形或是多部件组合而成。

4.如权利要求3的抽气模块，其中所述汇流腔体为一体成形，且所述汇流腔体具有碗状弧面或是倒置圆锥弧面。

5.如权利要求3的抽气模块，其中所述汇流腔体是藉由一顶部组件与一底部组件组合而成。

6.如权利要求5的抽气模块，其中所述顶部组件具有圆柱状弧面，所述底部组件具有碗状弧面或是倒置圆锥弧面。

7.如权利要求5的抽气模块，其中所述顶部组件具有碗状弧面或是倒置圆锥弧面，所述底部组件具有圆柱状弧面。

8.如权利要求1的抽气模块，其中所述汇流腔体的下部包含一出口，所述出口连接一排气管。

9.如权利要求1的抽气模块，所述多腔体薄膜沉积装置是一种用于有机金属化学气相沉积的薄膜沉积装置。

10.一种多腔体薄膜沉积装置，包含：

多个反应腔体，其中每一个反应腔体包含一晶圆载具以及一驱动模块，该晶圆载具用于承载多个晶圆，该驱动模块用于驱动该晶圆载具；

一进气管线，对每一个反应腔体提供薄膜沉积所需的气体；

一抽气模块，包含：

多个抽气管，连接于所述汇流腔体，其中每一个该抽气管的一端连接一个所述反应腔体，另一端连接所述汇流腔体的上部的一入口；藉此，所述抽气模块操作时在所述汇流腔体内产生一漩涡式的流场，以便于提供每一个反应腔体强度相似的抽气能力。

11.如权利要求10的多腔体薄膜沉积装置，其中所述汇流腔体的俯视形状近似一圆形，且每一个所述抽气管的另一端以切线方向连接所述汇流腔体上部的一入口。

12.如权利要求10的多腔体薄膜沉积装置，其中所述汇流腔体是一体成形或是多部件组合而成。

13.如权利要求12的多腔体薄膜沉积装置，其中所述汇流腔体是一体成形，且所述汇流腔体具有碗状弧面或是倒置圆锥弧面。

14.如权利要求12的多腔体薄膜沉积装置，其中所述汇流腔体是藉由一顶部组件与一底部组件组合而成。

15.如权利要求14的多腔体薄膜沉积装置，其中所述顶部组件具有圆柱状弧面，所述底部组件具有碗状弧面或是倒置圆锥弧面。

16.如权利要求14的多腔体薄膜沉积装置，其中所述顶部组件具有碗状弧面或是倒置圆锥弧面，所述底部组件具有圆柱状弧面。

17.如权利要求10的多腔体薄膜沉积装置，其中所述汇流腔体的下部包含一出口，该出口连接一排气管。