TW201712149A - 防止堵塞的氣體抽取裝置及設置該裝置的mocvd設備 - Google Patents

Abstract

本發明公開了一種防止堵塞的氣體抽取裝置，以及設置有該氣體抽取裝置的MOCVD設備。MOCVD設備包含用於放置晶圓的反應腔以及設置在反應腔頂部的進氣裝置；氣體抽取裝置設置在反應腔底部，包含：複數個抽氣孔，沿周向均勻分佈開設在氣體抽取裝置的頂部；複數個防護結構，分別對應罩設在每個抽氣孔的上方，防止沉積反應物從防護結構頂部落入抽氣孔，同時允許作業氣體經過防護結構側面的通氣開口被氣體抽取裝置抽走。本發明能有效防止沉積反應物堵塞氣體抽取裝置的抽氣孔，使反應腔內氣體均勻分佈，維持晶圓製程的一致性，具有高可靠性和穩定性；並能有效延長MOCVD設備的開腔清理週期，提高工作效率，降低使用成本。

Description

防止堵塞的氣體抽取裝置及設置該裝置的MOCVD設備

本發明涉及半導體加工領域，具體是指一種能夠防止堵塞的氣體抽取裝置，以及設置有該氣體抽取裝置的MOCVD設備。

典型地，晶圓藉由晶體材料的沉積而形成，且為圓盤的形式。用於形成這種晶圓的一個常見過程為外延生長。例如，由半導體化合物應用金屬有機化合物化學氣相沉積（MOCVD，Metal-organic Chemical Vapor Deposition）藉由生長半導體化合物的連續層而形成。在這個過程中，晶圓暴露在其表面上方流動的氣體組合物下方，同時晶圓需保持在一定高溫的環境下。

如第1圖所示，為現有習知技術中已廣泛使用的MOCVD裝置，在MOCVD反應腔1內，晶圓放置在由旋轉軸2支撐的晶圓托盤3上，使得晶圓上表面暴露在用於分配作業氣體的噴淋頭4的下方。進行MOCVD製程時，由設置在晶圓托盤3下方的加熱器5對晶圓進行加熱，使晶圓保持在反應所需的高溫環境。並且使旋轉軸2高速旋轉，其可帶動放置在晶圓托盤3上的晶圓一起高速旋轉，如第2圖所示，作業氣體藉由噴淋頭4進入MOCVD反應腔1內，向下引導至晶圓上表面上，與高速旋轉中的晶圓上表面發生化學反應而沉積，並由晶圓上表面藉由晶圓托盤3向外周流動。

進入MOCVD反應腔1內的作業氣體在晶圓托盤3表面的均勻分佈對MOCVD製程至關重要。為保證這個關鍵的製程要求，除了噴淋頭4的作用之外，位於MOCVD反應腔1底部的氣體抽取元件6的作用也非常大。氣體抽取元件6沿著MOCVD反應腔1的側壁底端設置，與旋轉軸2同軸，該氣體抽取元件6與加熱器5之間設置有加熱器隔熱屏7，如第2圖所示，作用是均勻分配由晶圓托盤3的邊緣流下的氣體，並將其排出MOCVD反應腔1。如果氣體抽取元件6對氣流抽取不均勻，則會直接影響到晶圓托盤3上作業氣體的分佈，而影響MOCVD的製程結果。

如第3圖和第4圖所示，氣體抽取元件6通常為圓環狀，包含：氣體擴散環61，以及覆蓋設置在其上的頂蓋62。頂蓋62上設置有複數個按一定規則分佈的抽氣孔63，用於均勻分配由晶圓托盤3的邊緣流下的氣體。氣體擴散環61通常為截面呈U型的圓環狀，因此其具有一圓環狀凹槽，如第5圖所示，由頂蓋62上的各個抽氣孔63均勻流入的氣體彙集在氣體擴散環61的凹槽內，並藉由開設在氣體擴散環61底部的複數個集結口64排出。複數個集結口64通常沿圓周方向對稱分佈，如第4圖所示，氣體擴散環61底部開設有2個集結口，當然也可以開設3個或4個或更多個，氣體從集結口64排出後，流向真空泵被抽出MOCVD反應腔1。

在MOCVD製程中，會產生大量顆粒狀或片狀或稀鬆灰塵狀的沉積反應物，這些沉積反應物在晶圓托盤3上的氣流中產生，並跟隨氣流落在氣體抽取元件6的頂蓋62上，並大量沉積。一段時間後，沉積反應物會將頂蓋62上的抽氣孔63堵塞，造成作業氣體分佈不均勻。另外，在MOCVD製程中也經常發生晶圓從晶圓托盤3上飛落的事故，晶圓碎片落到氣體抽取裝置的頂蓋62上，也會將抽氣孔63堵住，造成作業氣體分佈不均勻。

當然，可以在抽氣孔63被堵塞之前，週期性地拆開MOCVD反應腔1以清除在頂蓋62上沉積反應物；或者當晶圓飛落時，及時進行碎片清除，使得氣體的流動盡可能的保持均勻，從而提高晶圓表面處理過程的均勻性。但是，上述方法都需要停止運行MOCVD設備，並拆開MOCVD反應腔1，因此損失了生產時間，降低了效率，同時還增加了維護成本。

另外，現有技術中，在有些MOCVD設備中還包含有清洗裝置，利用清潔杆和設置在清潔杆上的刮擦元件，將覆蓋在頂蓋62上的沉積反應物，尤其是堵塞在抽氣孔63中的沉積反應物及時清除乾淨，但是這種方式不能保證能有效清除堵塞在抽氣孔63中的所有沉積反應物，對於有些沉積厚度較厚的固體顆粒反應物，這類清洗裝置的清潔力度還有待提高。當其中有部分沉積反應物未及時清除乾淨時，會導致各個抽氣孔63的通氣面積不盡相同，進而仍然造成作業氣體分佈不均勻。

因此，可以經常性維持氣體抽取元件上的清潔並清除沉積反應物，盡可能的保持氣體抽取元件的抽氣孔的通暢，進而減少拆卸清理MOCVD反應腔1的時間與次數，並保證MOCVD反應腔1內的氣體均勻進而維持晶圓製程的一致性，是MOCVD業內一直在努力的優化方向。

本發明的目的在於提供一種防止堵塞的氣體抽取裝置及設置該裝置的MOCVD設備，能有效防止沉積反應物堵塞氣體抽取裝置的抽氣孔，使反應腔內氣體均勻分佈，維持晶圓製程的一致性，具有高可靠性和穩定性；並能有效延長MOCVD設備的開腔清理週期，提高工作效率，降低使用成本。

為了達到上述目的，本發明提供一種防止堵塞的氣體抽取裝置，其設置在MOCVD設備中，該MOCVD設備還包含用於放置晶圓的反應腔，以及設置在反應腔頂部的進氣裝置，用於允許作業氣體進入；氣體抽取裝置呈環狀，設置在反應腔的底部，包含：複數個抽氣孔，其沿周向均勻分佈開設在氣體抽取裝置的頂部；複數個防護結構，其分別對應罩設在每個抽氣孔的上方，用以防止沉積反應物從防護結構頂部落入抽氣孔，同時允許作業氣體經過所述防護結構側面的通氣開口被氣體抽取裝置抽走。

反應腔由位於頂端的頂壁，位於底端的底壁，以及連接在頂壁和底壁之間的側壁構成，呈筒狀結構。

反應腔中設置有可旋轉的旋轉軸，以及安裝在該旋轉軸頂端並可隨其轉動的晶圓托盤；晶圓托盤與進氣裝置相對設置，用於放置需要進行MOCVD製程的晶圓。

反應腔中還設置有加熱器，其安裝在晶圓托盤的下方，且圍繞所述旋轉軸設置。

反應腔中還設置有隔熱屏，其圍繞設置在加熱器的外側。

氣體抽取裝置沿著反應腔的側壁底端設置，且圍繞設置在隔熱屏的外側，與旋轉軸同軸。

氣體抽取裝置還包含：氣體擴散環，其上開設一環狀凹槽；頂蓋，其覆蓋設置在氣體擴散環的頂端；複數個抽氣孔均勻分佈開設在該頂蓋上。

氣體抽取裝置還包含至少兩個集結口或者一條環形導氣槽，其開設在氣體擴散環的底部，並與設置在反應腔外部的泵或其他真空源相連接。

防護結構包含：防護管，呈筒狀，其底端與頂蓋固定連接；防護蓋，其覆蓋設置在防護管的頂部；至少一個通氣開口，其開設在防護管的側壁上端，與抽氣孔連通。

每個通氣開口的下邊緣高於頂蓋。

防護管的底端與頂蓋之間藉由焊接固定連接，或藉由機械安裝固定連接。

在本發明的一個較佳實施例中，防護蓋為平面防護蓋。

在本發明的另一個較佳實施例中，防護蓋為錐形防護蓋。

在本發明的另一個較佳實施例中，防護蓋為斜面防護蓋，且其斜面向反應腔的側壁傾斜。

本發明還提供一種設置有氣體抽取裝置的MOCVD設備，其包含：用於放置晶圓的反應腔，設置在反應腔頂部的進氣裝置，用於允許作業氣體進入，以及設置在反應腔的底部的氣體抽取裝置；其中，氣體抽取裝置呈環狀，包含：複數個抽氣孔，其沿周向均勻分佈開設在氣體抽取裝置的頂部；複數個防護結構，其分別對應罩設在每個抽氣孔的上方，用以防止沉積反應物從防護結構頂部落入抽氣孔，同時允許作業氣體經過防護結構側面的通氣開口被氣體抽取裝置抽走。

反應腔由位於頂端的頂壁，位於底端的底壁，以及連接在頂壁和底壁之間的側壁構成，呈筒狀結構。

反應腔中設置有可旋轉的旋轉軸，以及安裝在該旋轉軸頂端並可隨其轉動的晶圓托盤；晶圓托盤與進氣裝置相對設置，用於放置需要進行MOCVD製程的晶圓。

反應腔中還設置有加熱器，其安裝在晶圓托盤的下方，且圍繞旋轉軸設置。

反應腔中還設置有隔熱屏，其圍繞設置在加熱器的外側。

氣體抽取裝置沿著反應腔的側壁底端設置，且圍繞設置在隔熱屏的外側，與旋轉軸同軸。

氣體抽取裝置還包含：氣體擴散環，其上開設一環狀凹槽；頂蓋，其覆蓋設置在氣體擴散環的頂端；複數個抽氣孔均勻分佈開設在該頂蓋上。

氣體抽取裝置還包含至少兩個集結口或者一條環形導氣槽，其開設在氣體擴散環的底部，並與設置在反應腔1外部的泵或其他真空源相連接。

防護結構包含：防護管，呈筒狀，其底端與頂蓋固定連接；防護蓋，其覆蓋設置在防護管的頂部；至少一個通氣開口，其開設在防護管的側壁上端，與抽氣孔連通。

每個通氣開口的下邊緣高於頂蓋。

防護管的底端與頂蓋之間藉由焊接固定連接，或藉由機械安裝固定連接。

在本發明的一個較佳實施例中，防護蓋為平面防護蓋。

在本發明的另一個較佳實施例中，防護蓋為錐形防護蓋。

在本發明的另一個較佳實施例中，防護蓋為斜面防護蓋，且其斜面向反應腔的側壁傾斜。

綜上所述，本發明所提供的防止堵塞的氣體抽取裝置及設置該裝置的MOCVD設備，能在MOCVD的製程過程中，有效防止沉積反應物堵塞氣體抽取裝置的抽氣孔，使得反應腔內的氣體能夠均勻分佈，進而維持晶圓製程的一致性，具有高可靠性和穩定性。另外，能夠有效延長MOCVD設備的開腔清理週期，提高工作效率，降低使用成本。

以下結合圖式，藉由詳細說明多個較佳的具體實施例，對本發明做進一步闡述。

如第1圖和第2圖所示，本發明提供一種MOCVD設備，其包含用於放置晶圓的反應腔1、進氣裝置和氣體抽取裝置。其中，進氣裝置設置在反應腔1的頂部，氣體抽取裝置設置在反應腔1的底部。

反應腔1由位於頂端的頂壁，位於底端的底壁，以及連接在頂壁和底壁之間的筒狀側壁構成，從而形成氣密性的內部反應空間，容納由進氣裝置提供的作業氣體。本實施例中，反應腔1為圓筒狀，當然在其他實施例中反應腔1也可以是其他形狀，例如圓錐形、方形筒狀、六角形筒狀、八角形筒狀或任意其他適當的形狀等。

反應腔1還設置有用於晶圓移入移出的晶圓進出口，以及緊鄰側壁設置並可沿側壁方向進行上下移動的、呈環形的反應腔內襯。反應腔內襯的環狀形狀與反應腔1的形狀相匹配，該反應腔內襯具有位於上方的關閉位置和位於下方的打開位置。反應腔1內的晶圓在完成MOCVD處理後，可下移反應腔內襯（使其處於打開位置），從而露出晶圓進出口，進而可將晶圓由晶圓進出口處移出。下批次的待處理晶圓也可緊接著從晶圓進出口移入反應腔1。晶圓移入後，可上移反應腔內襯（使其處於關閉位置），將晶圓進出口遮蓋。此時，由反應腔內襯所界定出的反應腔1的內部空間呈對稱形狀，晶圓進出口被隱藏在反應腔內襯的後面，使得晶圓進出口與反應腔1的內部空間分隔開，因而其不會與反應腔1內的製程處理氣體有接觸，從而保證了整個反應腔1的內部空間的環境均勻性。用於控制和驅動反應腔內襯上下移動的驅動機構可以是任意類型的驅動器，例如機械的、機電的、液壓的或氣動的驅動器。

本實施例中，反應腔內襯一般為圓筒形，其界定出的反應腔1的內部空間呈圓形。當然在其他實施例中反應腔內襯也可以是其他形狀，例如圓錐形、方形筒狀、六角形筒狀、八角形筒狀或任意其他適當的形狀等。

反應腔1中設置有可旋轉的旋轉軸2，以及安裝在該旋轉軸2頂端並可隨其轉動的晶圓托盤3和裝載機構。旋轉軸2與旋轉驅動機構相連接，在旋轉驅動機構的驅動下使旋轉軸2繞其中心軸進行旋轉。本實施例中，旋轉驅動機構可以是電機驅動器等。

晶圓托盤3與進氣裝置相對設置，用於放置需要進行MOCVD製程的晶圓。本實施例中，晶圓托盤3呈圓盤狀，具有約500毫米至1000毫米的直徑，可由不污染MOCVD製程過程且能承受該製程過程所經歷溫度的材料製成，例如石墨、碳化矽或其他耐熱材料。

裝載機構能將晶圓托盤3藉由晶圓進出口移入反應腔1內，並將晶圓托盤3安裝在旋轉軸2的頂端；還能使晶圓托盤3與旋轉軸2脫離，並藉由晶圓進出口移出反應腔1。

反應腔1中還設置有加熱器5，其安裝在晶圓托盤3的下方，且圍繞旋轉軸2設置，以保證反應腔1內能夠達到MOCVD製程所需的高溫環境。加熱器5主要藉由輻射傳遞熱量至晶圓托盤3的底面。施加至晶圓托盤3底面的熱量可向上流動穿過該晶圓托盤3進而傳遞至放置在其上的晶圓底面，並向上穿過晶圓至其頂面。熱量進一步可從晶圓托盤3的頂面與晶圓的頂面輻射至整個反應腔1，從而傳遞至由進氣裝置提供的位於晶圓上方的作業氣體。

反應腔1中還設置有隔熱屏7，其圍繞設置在加熱器5的外側，一方面用來減少作業氣體向晶圓托盤3的下方區域流動，另一方面説明引導熱量從加熱器5向上朝晶圓托盤3傳遞，而不是向下朝反應腔1的底壁傳遞。

進氣裝置由複數個設置在反應腔1頂壁上的噴淋頭4組成，與用於供應在MOCVD反應過程中所使用的作業氣體源頭連接，從而允許作業氣體進入反應腔1內。由於作業氣體一般包含載體氣體和反應氣體，反應氣體如金屬有機化合物及V族金屬元素的來源物質；而載體氣體典型的可為氮氣、氫氣或氮氣和氫氣的混合物。因此進氣裝置用於接收各種氣體並將其傳遞進入反應腔1內形成作業氣體，並引導該作業氣體大致以向下的方向流動。

氣體抽取裝置沿著反應腔1的側壁底端設置，且圍繞設置在隔熱屏7的外側，與旋轉軸2同軸，用於均勻分配由晶圓托盤3的邊緣流下的氣體（既包括MOCVD反應生成的廢氣，也包括還未來得及參加反應的部分作業氣體），並將其排出MOCVD反應腔1。氣體抽取裝置與設置在反應腔1外部的泵或其他真空源相連接，泵或其他真空源用於提供氣體流動動力。

如第6圖所示，為本發明所提供的氣體抽取裝置的實施例一的結構示意圖，包含：氣體擴散環（第6圖中未示，顯示於第3圖中），其上開設一環狀凹槽，因此其截面呈U型；頂蓋62，其覆蓋設置在氣體擴散環的頂端；複數個抽氣孔，其沿圓周方向均勻分佈開設在頂蓋62上，用於均勻分配由晶圓托盤3的邊緣流下的氣體；至少兩個集結口64或者一條環形導氣槽，其開設在氣體擴散環的底部，並與設置在反應腔1外部的泵或其他真空源相連接，由頂蓋62上的各個抽氣孔均勻流入的氣體彙集在氣體擴散環的凹槽內，並藉由開設在氣體擴散環底部的集結口排出反應腔1；複數個防護結構65，其分別對應罩設在每個抽氣孔的上方。

也就是說，反應腔1的內部空間與氣體抽取裝置之間僅藉由複數個抽氣孔連通，因此，MOCVD反應過程中在反應腔1內的氣體都要藉由這些抽氣孔進入氣體擴散環，並藉由集結口排出。

抽氣孔具有相對小的直徑，因此其提供了一種低流體傳導元件，其在反應腔1的內部空間與氣體抽取裝置的氣體擴散環之間製造流速限制，從而使反應腔1內部的作業氣體的流動均勻性增加。

本實施例中，氣體抽取裝置的頂蓋62上均勻開設有12個抽氣孔，相鄰兩個抽氣孔之間彼此間隔30°。當然在其他實施例中，也可以設置6個、8個、10個、16個、20個、24個或32個孔，並且均勻分佈的開設在氣體抽取裝置的頂蓋62上。

本實施例中，氣體抽取裝置的抽氣孔為圓形。當然在其他實施例中，抽氣孔可以是任意形狀，例如包括橢圓形、抛物線形、正方形、長方形、三角形、六角形、八角形、新月形、S型、長條形或環形等。也就是說，這裡所說的抽氣孔應作寬泛的理解，包括槽、渠、溝等。

如第7圖和第8圖所示，防護結構65包含：防護管651，呈筒狀，其底端與頂蓋62固定連接；平面防護蓋653，其覆蓋設置在防護管651的頂部；至少一個通氣開口652，其開設在防護管651的側壁上端，與抽氣孔連通。

本實施例中，防護管651為圓筒狀。當然在其他實施例中，防護管651也可以是其他形狀，例如方形筒狀、六角形筒狀、八角形筒狀或任意其他適當的形狀等。

由於在每個抽氣孔上設置了防護結構65，因此，在該防護結構65上開設通氣開口652是必須的，其能夠使得被罩住的抽氣孔與反應腔1的內部空間實現連通。也就是說，反應腔1內的氣體必須首先藉由防護結構65上的通氣開口652進入防護管651內部，接著從被防護結構65罩住的抽氣孔進入氣體擴散環並藉由集結口排出。

本實施例中，如第7圖所示，在防護結構65的側壁上端均勻開設有3個大小相同的通氣開口652，且相鄰兩個通氣開口652之間的間隔距離相同。當然在其他實施例中，也可以在防護結構65的側壁上端開設一個通氣開口或兩個通氣開口等。當所開設的通氣開口的數量大於1個時，複數個通氣開口的大小相同，且彼此之間的間隔距離也相同。

進一步，如第8圖所示，每個通氣開口652的下邊緣高於頂蓋62一定距離。當通氣開口652的下邊緣凸出頂蓋62的高度較高時，在頂蓋62上沉積的反應物相對就能越多；由於對每批次的晶圓進行MOCVD處理而產生的沉積反應物基本是定量的，因此對於所設定的通氣開口652的下邊緣凸出頂蓋62的高度，其對應了一個可對晶圓進行MOCVD的製程過程的批次數量。當MOCVD設備所進行的製程批次接近該數量時，為了保證更高的可靠性和穩定性，需要拆開MOCVD設備對沉積物進行清除，以避免所沉積的沉積物過多而溢出通氣開口652的下邊緣，一旦沉積物溢出通氣開口652的下邊緣，則又會產生堵塞或覆蓋抽氣孔的情況，進一步導致反應腔1內的氣體非均勻以使晶圓製程的一致性變差。

防護管651的底端與頂蓋62之間藉由焊接固定連接，或藉由機械安裝固定連接。

由於在頂蓋62的每個抽氣孔的上方均罩設了防護結構，在MOCVD反應過程中沉積的顆粒狀或片狀或稀鬆灰塵狀反應物掉落後，將直接掉落在平面防護蓋653上方，或者掉落在未開設抽氣孔的那部分頂蓋62上，而不會堵塞或覆蓋在抽氣孔的上方，從而使得氣體能夠均勻的由通氣開口652進入防護管651並藉由各個抽氣孔彙集至氣體擴散環的凹槽內，最終從氣體擴散環底部的集結口排出反應腔1。沉積在頂蓋62和防護蓋653上的反應物則需週期性的打開反應腔1進行清除。

由於通氣開口652的下邊緣高於頂蓋62一定距離，使得掉落在頂蓋62上的反應物不會堵塞通氣開口652。並且當通氣開口652的下邊緣凸出頂蓋62的高度越高時，在頂蓋62上沉積的反應物相對就能越多，這樣開腔清除的週期就可適當延長，從而有效提升MOCVD設備的生產效率。

如第9圖至第11圖所示，為本發明提供的氣體抽取裝置的實施例二的結構示意圖。該實施例中，防護結構65包含：防護管651，呈筒狀，其底端與頂蓋62固定連接；錐形防護蓋653，其覆蓋設置在防護管651的頂部；至少一個通氣開口652，其開設在防護管651的側壁上端，與抽氣孔連通。

本實施例中，防護管651為圓筒狀。當然在其他實施例中，防護管651也可以是其他形狀，例如方形筒狀、六角形筒狀、八角形筒狀或任意其他適當的形狀等。

由於在每個抽氣孔上設置了防護結構65，因此，在該防護結構65上開設通氣開口652是必須的，其能夠使得被罩住的抽氣孔與反應腔1的內部空間實現連通。也就是說，反應腔1內的氣體必須首先藉由防護結構65上的通氣開口652進入防護管651內部，接著從被防護結構65罩住的抽氣孔進入氣體擴散環並藉由集結口排出。

本實施例中，如第10圖所示，在防護結構65的側壁上端均勻開設有3個大小相同的通氣開口652，且相鄰兩個通氣開口652之間的間隔距離相同。當然在其他實施例中，也可以在防護結構65的側壁上端開設一個通氣開口或兩個通氣開口等。當所開設的通氣開口的數量大於1個時，複數個通氣開口的大小相同，且彼此之間的間隔距離也相同。

進一步，如第11圖所示，每個通氣開口652的下邊緣高於頂蓋62一定距離。當通氣開口652的下邊緣凸出頂蓋62的高度較高時，在頂蓋62上沉積的反應物相對就能越多；由於對每批次的晶圓進行MOCVD處理而產生的沉積反應物基本是定量的，因此對於所設定的通氣開口652的下邊緣凸出頂蓋62的高度，其對應了一個可對晶圓進行MOCVD的製程過程的批次數量。當MOCVD設備所進行的製程批次接近該數量時，為了保證更高的可靠性和穩定性，需要拆開MOCVD設備對沉積物進行清除，以避免所沉積的沉積物過多而溢出通氣開口652的下邊緣，一旦沉積物溢出通氣開口652的下邊緣，則又會產生堵塞或覆蓋抽氣孔的情況，進一步導致反應腔1內的氣體非均勻以使晶圓製程的一致性變差。

防護管651的底端與頂蓋62之間藉由焊接固定連接，或藉由機械安裝固定連接。

本實施例二與上述實施例一基本相似，不同點僅在於，如第10圖和第11圖所示，防護蓋653為錐形防護蓋，其在為抽氣孔遮擋掉落的沉積反應物的同時，還能夠使得掉落在其上的反應物能夠儘量落在頂蓋62未開設抽氣孔的部分上，而不會積存在錐形防護蓋653的頂端。這樣一方面沉積反應物不會堵塞或覆蓋住抽氣孔，使得氣體能夠均勻的由通氣開口652進入防護管651並藉由各個抽氣孔彙集至氣體擴散環的凹槽內，最終從氣體擴散環底部的集結口排出反應腔1。另一方面，在週期性打開反應腔1進行反應物清除時，只需清除沉積在頂蓋62未開設抽氣孔的部分的反應物，而不再需要同時清理防護蓋653的頂部，使得清除過程更簡單方便。

由於通氣開口652的下邊緣高於頂蓋62一定距離，使得掉落在頂蓋62上的反應物不會堵塞通氣開口652。並且當通氣開口652的下邊緣凸出頂蓋62的高度越高時，在頂蓋62上沉積的反應物相對就能越多，這樣開腔清除的週期就可適當延長，從而有效提升MOCVD設備的生產效率。

如第12圖至第14圖所示，為本發明提供的氣體抽取裝置的實施例三的結構示意圖，該實施例中，防護結構65包含：防護管651，呈筒狀，其底端與頂蓋62固定連接；斜面防護蓋653，其覆蓋設置在防護管651的頂部，且該斜面向反應腔1的側壁傾斜；至少一個通氣開口652，其開設在防護管651的側壁上端，與抽氣孔連通。

本實施例中，防護管651為圓筒狀。當然在其他實施例中，防護管651也可以是其他形狀，例如方形筒狀、六角形筒狀、八角形筒狀或任意其他適當的形狀等。

由於在每個抽氣孔上設置了防護結構65，因此，在該防護結構65上開設通氣開口652是必須的，其能夠使得被罩住的抽氣孔與反應腔1的內部空間實現連通。也就是說，反應腔1內的氣體必須首先藉由防護結構65上的通氣開口652進入防護管651內部，接著從被防護結構65罩住的抽氣孔進入氣體擴散環並藉由集結口排出。

本實施例中，如第13圖所示，在防護結構65的側壁上端均勻開設有3個大小相同的通氣開口652，且相鄰兩個通氣開口652之間的間隔距離相同。當然在其他實施例中，也可以在防護結構65的側壁上端開設一個通氣開口或兩個通氣開口等。當所開設的通氣開口的數量大於1個時，複數個通氣開口的大小相同，且彼此之間的間隔距離也相同。

進一步，如第14圖所示，每個通氣開口652的下邊緣高於頂蓋62一定距離。當通氣開口652的下邊緣凸出頂蓋62的高度較高時，在頂蓋62上沉積的反應物相對就能越多；由於對每批次的晶圓進行MOCVD處理而產生的沉積反應物基本是定量的，因此對於所設定的通氣開口652的下邊緣凸出頂蓋62的高度，其對應了一個可對晶圓進行MOCVD的製程過程的批次數量。當MOCVD設備所進行的製程批次接近該數量時，為了保證更高的可靠性和穩定性，需要拆開MOCVD設備對沉積物進行清除，以避免所沉積的沉積物過多而溢出通氣開口652的下邊緣，一旦沉積物溢出通氣開口652的下邊緣，則又會產生堵塞或覆蓋抽氣孔的情況，進一步導致反應腔1內的氣體非均勻以使晶圓製程的一致性變差。

防護管651的底端與頂蓋62之間藉由焊接固定連接，或藉由機械安裝固定連接。

本實施例三與上述實施例一基本相似，不同點僅在於，如第13圖和第14圖所示，防護蓋653為斜面防護蓋，且該斜面向反應腔1的側壁傾斜，其在為抽氣孔遮擋掉落的沉積反應物的同時，還能夠使得掉落在其上的反應物能夠儘量落在頂蓋62未開設抽氣孔的部分上，而不會積存在錐形防護蓋653的頂端。這樣一方面沉積反應物不會堵塞或覆蓋住抽氣孔，使得氣體能夠均勻的由通氣開口652進入防護管651並藉由各個抽氣孔彙集至氣體擴散環的凹槽內，最終從氣體擴散環底部的集結口排出反應腔1。另一方面，在週期性打開反應腔1進行反應物清除時，只需清除沉積在頂蓋62未開設抽氣孔的部分的反應物，而不再需要同時清理防護蓋653的頂部，使得清除過程更簡單方便。

由於通氣開口652的下邊緣高於頂蓋62一定距離，使得掉落在頂蓋62上的反應物不會堵塞通氣開口652。並且當通氣開口652的下邊緣凸出頂蓋62的高度越高時，在頂蓋62上沉積的反應物相對就能越多，這樣開腔清除的週期就可適當延長，從而有效提升MOCVD設備的生產效率。

綜上所述，本發明所提供的防止堵塞的氣體抽取裝置及設置該裝置的MOCVD設備，能在MOCVD的製程過程中，有效防止沉積反應物堵塞氣體抽取裝置的抽氣孔，使得反應腔內的氣體能夠均勻分佈，進而維持晶圓製程的一致性，具有高可靠性和穩定性。另外，能夠有效延長MOCVD設備的開腔清理週期，提高工作效率，降低使用成本。

1‧‧‧反應腔
2‧‧‧旋轉軸
3‧‧‧晶圓托盤
4‧‧‧噴淋頭
5‧‧‧加熱器
6‧‧‧氣體抽取元件
7‧‧‧隔熱屏
61‧‧‧氣體擴散環
62‧‧‧頂蓋
63‧‧‧抽氣孔
64‧‧‧集結口
65‧‧‧防護結構
651‧‧‧防護管
652‧‧‧通氣開口
653‧‧‧防護蓋

第1圖為習知技術中MOCVD設備的結構示意圖；

第2圖為習知技術中MOCVD設備中氣體的氣流顯示圖；

第3圖為習知技術中氣體抽取元件的結構示意圖；

第4圖為習知技術中氣體抽取元件的結構示意圖；

第5圖為習知技術中氣體抽取元件中氣體的氣流顯示圖；

第6圖為本發明中氣體抽取裝置的實施例一的結構示意圖；

第7圖為第6圖中所示的防護結構的示意圖；

第8圖為第7圖的剖面示意圖；

第9圖為本發明中氣體抽取裝置的實施例二的結構示意圖；

第10圖為第9圖中所示的防護結構的示意圖；

第11圖為第10圖的剖面示意圖；

第12圖為本發明中氣體抽取裝置的實施例三的結構示意圖；

第13圖為第12圖中所示的防護結構的示意圖；

第14圖為第13圖的剖面示意圖。

62‧‧‧頂蓋

65‧‧‧防護結構

Claims (28)

1. 一種防止堵塞的氣體抽取裝置，設置在一MOCVD設備中，該MOCVD設備包含用於放置晶圓的一反應腔（1），以及設置在該反應腔（1）頂部的一進氣裝置，用於允許作業氣體進入；該氣體抽取裝置呈環狀，設置在該反應腔（1）的底部，包含： 複數個抽氣孔，其沿周向均勻分佈開設在該氣體抽取裝置的頂部；以及 複數個防護結構（65），其分別對應罩設在每一該抽氣孔的上方，用以防止沉積反應物從該防護結構（65）頂部落入該抽氣孔，同時允許作業氣體經過該防護結構（65）側面的一通氣開口被該氣體抽取裝置抽走。
2. 如申請專利範圍第1項所述之防止堵塞的氣體抽取裝置，其中，該反應腔（1）由位於頂端的頂壁、位於底端的底壁、以及連接在頂壁和底壁之間的側壁構成，呈筒狀結構。
3. 如申請專利範圍第2項所述之防止堵塞的氣體抽取裝置，其中，該反應腔（1）中設置有可旋轉的一旋轉軸（2），以及安裝在該旋轉軸（2）頂端並可隨其轉動的一晶圓托盤（3）；該晶圓托盤（3）與該進氣裝置相對設置，用於放置需要進行MOCVD製程的晶圓。
4. 如申請專利範圍第3項所述之防止堵塞的氣體抽取裝置，其中，該反應腔（1）中設置有一加熱器（5），其安裝在該晶圓托盤（3）的下方，且圍繞該旋轉軸（2）設置。
5. 如申請專利範圍第4項所述之防止堵塞的氣體抽取裝置，其中於，該反應腔（1）中設置有一隔熱屏（7），其圍繞設置在該加熱器（5）的外側。
6. 如申請專利範圍第5項所述之防止堵塞的氣體抽取裝置，其中，該氣體抽取裝置沿著該反應腔（1）的側壁底端設置，且圍繞設置在該隔熱屏（7）的外側，與該旋轉軸（2）同軸。
7. 如申請專利範圍第6項所述之防止堵塞的氣體抽取裝置，其中於，該氣體抽取裝置還包含： 一氣體擴散環，其上開設一環狀凹槽；以及 一頂蓋（62），其覆蓋設置在該氣體擴散環的頂端；該複數個抽氣孔均勻分佈開設在該頂蓋（62）上。
8. 如申請專利範圍第7項所述之防止堵塞的氣體抽取裝置，其中於，該氣體抽取裝置還包含至少二集結口或者一環形導氣槽，其開設在該氣體擴散環的底部，並與設置在該反應腔（1）外部的泵或其他真空源相連接。
9. 如申請專利範圍第8項所述之防止堵塞的氣體抽取裝置，其中，該防護結構（65）包含： 一防護管（651），呈筒狀，其底端與該頂蓋（62）固定連接； 一防護蓋（653），其覆蓋設置在該防護管（651）的頂部； 至少一個該通氣開口（652），其開設在該防護管（651）的側壁上端，與該抽氣孔連通。
10. 如申請專利範圍第9項所述之防止堵塞的氣體抽取裝置，其中，每一該通氣開口（652）的下邊緣高於該頂蓋（62）。
11. 如申請專利範圍第9項所述之防止堵塞的氣體抽取裝置，其中於，該防護管（651）的底端與該頂蓋（62）之間藉由焊接固定連接，或藉由機械安裝固定連接。
12. 如申請專利範圍第9項所述之防止堵塞的氣體抽取裝置，其中，該防護蓋（653）為平面防護蓋。
13. 如申請專利範圍第9項所述之防止堵塞的氣體抽取裝置，其中，該防護蓋（653）為錐形防護蓋。
14. 如申請專利範圍第9項所述之防止堵塞的氣體抽取裝置，其中，該防護蓋（653）為斜面防護蓋，且其斜面向該反應腔（1）的側壁傾斜。
15. 一種設置有氣體抽取裝置的MOCVD設備，其包含：用於放置晶圓的一反應腔（1），設置在該反應腔（1）頂部的一進氣裝置以用於允許作業氣體進入，以及設置在該反應腔（1）的底部的一氣體抽取裝置； 其中，該氣體抽取裝置呈環狀，包含： 複數個抽氣孔，其沿周向均勻分佈開設在該氣體抽取裝置的頂部；以及 複數個防護結構（65），其分別對應罩設在每一該抽氣孔的上方，用以防止沉積反應物從該防護結構（65）頂部落入該抽氣孔，同時允許作業氣體經過該防護結構（65）側面的一通氣開口被該氣體抽取裝置抽走。
16. 如申請專利範圍第15項所述之設置有氣體抽取裝置的MOCVD設備，其中，該反應腔（1）由位於頂端的頂壁、位於底端的底壁、以及連接在頂壁和底壁之間的側壁構成，呈筒狀結構。
17. 如申請專利範圍第16項所述之設置有氣體抽取裝置的MOCVD設備，其中，該反應腔（1）中設置有可旋轉的一旋轉軸（2），以及安裝在該旋轉軸（2）頂端並可隨其轉動的一晶圓托盤（3）；該晶圓托盤（3）與該進氣裝置相對設置，用於放置需要進行MOCVD製程的晶圓。
18. 如申請專利範圍第17項所述之設置有氣體抽取裝置的MOCVD設備，其中，該反應腔（1）中設置有一加熱器（5），其安裝在該晶圓托盤（3）的下方，且圍繞該旋轉軸（2）設置。
19. 如申請專利範圍第18項所述之設置有氣體抽取裝置的MOCVD設備，其中，該反應腔（1）中設置有一隔熱屏（7），其圍繞設置在該加熱器（5）的外側。
20. 如申請專利範圍第19項所述之設置有氣體抽取裝置的MOCVD設備，其中，該氣體抽取裝置沿著該反應腔（1）的側壁底端設置，且圍繞設置在該隔熱屏（7）的外側，與該旋轉軸（2）同軸。
21. 如申請專利範圍第20項所述之設置有氣體抽取裝置的MOCVD設備，其中，該氣體抽取裝置包含： 一氣體擴散環，其上開設一環狀凹槽；以及 一頂蓋（62），其覆蓋設置在該氣體擴散環的頂端；該複數個抽氣孔均勻分佈開設在該頂蓋（62）上。
22. 如申請專利範圍第21項所述的設置有氣體抽取裝置的MOCVD設備，其中，該氣體抽取裝置還包含至少兩個集結口或者一環形導氣槽，其開設在該氣體擴散環的底部，並與設置在該反應腔（1）外部的泵或其他真空源相連接。
23. 如申請專利範圍第22項所述之設置有氣體抽取裝置的MOCVD設備，其中，該防護結構（65）包含： 一防護管（651），呈筒狀，其底端與該頂蓋（62）固定連接； 一防護蓋（653），其覆蓋設置在該防護管（651）的頂部； 至少一個該通氣開口（652），其開設在該防護管（651）的側壁上端，與該抽氣孔連通。
24. 如申請專利範圍第23項所述之設置有氣體抽取裝置的MOCVD設備，其中，每一該通氣開口（652）的下邊緣高於該頂蓋（62）。
25. 如申請專利範圍第23項所述之設置有氣體抽取裝置的MOCVD設備，其中，該防護管（651）的底端與該頂蓋（62）之間藉由焊接固定連接，或藉由機械安裝固定連接。
26. 如申請專利範圍第23項所述之設置有氣體抽取裝置的MOCVD設備，其中，該防護蓋（653）為平面防護蓋。
27. 如申請專利範圍第23項所述之設置有氣體抽取裝置的MOCVD設備，其中，該防護蓋（653）為錐形防護蓋。
28. 如申請專利範圍第23項所述之設置有氣體抽取裝置的MOCVD設備，其中，該防護蓋（653）為斜面防護蓋，且其斜面向該反應腔（1）的側壁傾斜。