TW202014551A

TW202014551A - 應用於半導體設備之氣體噴射裝置

Info

Publication number: TW202014551A
Application number: TW107135096A
Authority: TW
Inventors: 黃燦華; 健寶黃; 米野純次
Original assignee: 漢民科技股份有限公司
Priority date: 2018-10-04
Filing date: 2018-10-04
Publication date: 2020-04-16
Also published as: TWI689618B

Abstract

一種應用於半導體設備之氣體噴射裝置，其包含底板、通道蓋板及設於底板與通道蓋板之間的至少一中隔板。中隔板的頂面或底面具有多個分離的凹陷，因而於水平方向與垂直方向定義出分隔的多種排氣口。

Description

應用於半導體設備之氣體噴射裝置

本發明係有關一種氣體噴射裝置，特別是關於一種應用於半導體設備之氣體噴射裝置。

於目前常見半導體製程之化學氣相沈積(CVD)系統設備中，其氣體噴射裝置係以垂直堆疊的分隔方式，將氣源氣體傳送至反應室。

舉例而言，請參照第一圖，其繪示一般傳統應用於化學氣相沈積(CVD)製程設備之結構側視圖。氣體噴射裝置100包含第一輸入管道111、第二輸入管道112及第三輸入管道113，其係採垂直分隔之配置方式，如此一來第一輸入管道111、第二輸入管道112及第三輸入管道113的輸出端之間係相互垂直堆疊配置，致使所輸出氣體僅能提供單向垂直分層分布流動，且氣體容易於輸出端處即相互產生混合，同時輸出氣體之流速亦難以即時調整控制。

因此，亟需發展出一種應用於半導體設備之自動化氣體噴射裝置，使其輸出氣體具有水平分布流動，並且避免輸出氣體相互間於輸出端處即產生混合，同時提供氣體流速調整機制。

鑑於上述，本發明實施例的目的之一在於提出一種應用於半導體設備之自動化氣體噴射裝置，使得輸出氣體可具有水平多向之分隔分布流動，並且避免氣體於噴射處即相互產生混合，同時亦提供可有效即時調整其氣體流速。

根據本發明實施例，應用於半導體設備之氣體噴射裝置包含底板、通道蓋板及至少一中隔板。通道蓋板設於底板之上。中隔板設於底板與通道蓋板之間。中隔板的頂面或底面具有多個分離的凹陷，因而於水平方向與垂直方向定義出分隔的多種排氣口。

請參考第二A圖及第二B圖，其分別顯示本發明一實施例之一種應用於半導體設備之氣體噴射裝置的元件分解圖與組合結構部分剖面圖。如圖所示，一種應用於半導體設備之氣體噴射裝置200，其包含底板210、中心套蓋220、進氣本體230、內環蓋240及外環蓋250。底板210包含中心區域212及複數個通道214，而通道214係以中心區域212為中心而依序相鄰環設於底板210上，且通道214亦包含複數個第一通道214A、複數個第二通道214B及複數個第三通道214C。中心套蓋220係配置於中心區域212上且與底板210形成第一進氣腔體260A，其中中心套蓋220之環壁係套接於通道214之一端，且中心套蓋220之環壁具有複數個第一連通開口222，設置以分別對應連接至第一通道214A。進氣本體230具有頂部232、內環壁234及外環壁236，其中內環壁234及外環壁236之頂面係連接於頂部232，而內環壁234及外環壁236之底面則係配置於通道214上。內環蓋240係配置於通道214上並且介於中心套蓋220與內環壁234之間，以形成一第二進氣腔體260B，其中內環蓋240具有複數個第二連通開口242，設置以分別對應連接至第二通道214B。外環蓋250係配置於通道214上並且介於內環壁234與外環壁236之間，以形成一第三進氣腔體260C，其中外環蓋250具有複數個第三連通開口252，設置以分別對應連接至第三通道214C。

於本實施例中，進氣本體230更包含第一輸入管道237A、第二輸入管道237B及第三輸入管道237C。第一輸入管道237A係穿設進氣本體230之頂部232並且連通至中心套蓋220，用以提供第一氣體至第一進氣腔體260A。第二輸入管道237B係設置於進氣本體230之頂部232且連通至第二進氣腔體260B，用以提供第二氣體至第二進氣腔體260B。第三輸入管道237C則是設置於進氣本體230之頂部232且連通至第三進氣腔體260C，用以提供第三氣體至第三進氣腔體260C。

此外，於本實施例中，如第二B圖所示，進氣本體230可更包含一輔助板238，水平對應設置於頂部232，並且嵌接於內環壁234及外環壁236之間。然而，輔助板238可包含複數個第一圓孔238A，設置對應於中心套蓋220上方，而每一第一圓孔238A係可用以藉由穿設一固定件，且固定件之一端係固定連接至中心套蓋220頂部上之連接卡槽226，從而使得進氣本體230與中心套蓋220兩者相互固定連接。雖然本實施例係以連接卡槽226為示意，惟本發明不以此為限，於其他實施例中亦可依據實際設計或製程需求，中心套蓋220頂部上亦可為連接穿孔，以螺接或榫接於固定件之一端。再者，輔助板238亦可包含複數個第二圓孔238B與複數個第三圓孔238C，分別對應於第二連通開口242 及第三連通開口252，進而使第二氣體及第三氣體可分別直接垂降經由至第二連通開口242 及第三連通開口252，而擴散進入至第二通道214B及第三通道214C 中。

另外，底板210係為一圓板，且底板210可包含複數個分隔板216，用以間隔通道214，使得第一通道214A、第二通道214B及第三通道214C之間的進氣氣體於噴射前將不會相互混合。

於本發明之另一實施例中，底板210上的第一通道214A、第二通道214B及第三通道214C的數量可分別為N個，其中N為一正整數。再者，第一通道214A、第二通道214B及第三通道214C於底板上的配置排序，其係可依據實際製程需求而予以調整設計。舉例而言，如第一圖所示，第一通道214A、第二通道214B及第三通道214C係可依序間隔鄰接重複配置，致使第一通道214A、第二通道214B及第三通道214C以中心區域212為中心而平均分布配置於底板210上。

請同時參照第二C圖，其繪示第二A圖中之中心套蓋組裝於底板的組合結構示意圖。如圖所示，中心套蓋220係配置於中心區域212上，且中心套蓋220之外側壁係可包含複數個卡槽 224，用以與底板210上的分隔板216之一端相對應卡接固定，進而與與底板210形成第一進氣腔體260A，且中心套蓋220之環壁上的第一連通開口222係設置以分別對應連接至第一通道214A，因此自第一輸入管道237A所提供的第一氣體，將可先傳送至第一進氣腔體260A，接著再經由第一進氣腔體260A之第一連通開口222而均勻地分布傳送至底板210上的第一通道214A中。

接著，請接續同步參照第二D圖，其繪示第二A圖中之內環蓋及外環蓋組裝於底板的組合結構示意圖。如圖所示，內環蓋240係配置於通道214上並且介於中心套蓋220與內環壁234之間，且內環蓋240具有複數個第二連通開口242且分別對應連接至第二通道214B，使得自第二輸入管道237B所提供的第二氣體進入至第二進氣腔體260B後，第二氣體將均勻地自第二連通開口242垂降傳送至第二通道214B。更進一步地說，內環蓋240係包含複數個子內環蓋件244及複數個子內環連接件246。每一子內環連接件246係配置以連接兩相鄰之子內環蓋件244，進而形成第二連通開口242於子內環蓋件244與內環連接件246之間。

相同地，外環蓋250係配置於通道214上並且介於內環壁234與外環壁236之間以形成第三進氣腔體260C，其中外環蓋250具有複數個第三連通開口252設置以分別對應連接至第三通道214C。如此一來，自第三輸入管道237C所提供的第三氣體進入至第三進氣腔體260C後，第三氣體將均勻地自第三連通開口252垂降垂傳送至第三通道214C。更進一步地說，外環蓋250係包含複數個子外環蓋件254及複數個子外環連接件256。每一子外環連接件256係配置以連接兩相鄰之子內環蓋件254，進而形成第三連通開口252於子外環蓋件254與外環連接件256之間。

請繼續參照第二A圖及第二B圖，氣體噴射裝置200可更包含通道蓋板290。通道蓋板290係配置於通道214上，並且環設套接進氣本體230之外環壁236。如此一來，透過分隔板216與通道蓋板290的組合配置，將可使得分別傳輸流通於第一通道214A、第二通道214B及第三通道214C之間的第一氣體、第二氣體及第三氣體彼此相互間可有效隔絕。

此外，於本發明之另一實施例中，通道蓋板290可包含蓋板本體291、及複數個調整片292。蓋板本體292係環設套接於進氣本體230。調整片292則依序間隔連接於蓋板本體291之外側，每一調整片292對應遮蓋每一通道214，其中調整片292可包含複數個第一調整片292A、複數個第二調整片292B及複數個第三調整片292C分別設置對應遮蓋第一通道214A、第二通道214B及第三通道214C。更進一步地說，調整片292之間係存有間隙，致使每一調整片292可分別產生偏折彎曲。於本發明之一較佳實施例中，每一調整片292之厚度係小於0.5釐米。

再者，請參考第二E圖，其顯示本發明另一實施例之一種應用於半導體設備之氣體噴射裝置的組合結構部分剖面圖。如圖所示，氣體噴射裝置200可包含調節單元270，其係藉由一固定板280而與進氣本體230及通道蓋板290相互固定，並且用以調節通道214之通道截面積。

更仔細地說，其中調節單元270包含複數個第一調節器272A、複數個第二調節器272B及複數個第三調節器272C。第一調節器272A係設置於第一調整片292A上，用以調整第一調整片292A之偏折彎曲率。第二調節器272B係設置於第二調整片292B上，用以調整第二調整片292B之偏折彎曲率。第三調節器272C則設置於第三調整片292C上，用以調整第三調整片292C之偏折彎曲率。於本發明之一較佳時實施例中，第一調節器272A、第二調節器272B及第三調節器272C可為直動裝置(Linear Motion Device)，如此一來將可準確地分別控制第一調整片292A、第二調整片292及第三調整片292C之偏折程度，以分別調節第一通道214A、第二通道214B及第三通道214C之通道截面積，致使可依據實際製成需求，而有效且精準地改變第一氣體、第二氣體與第三氣體的流動速率。

第三A圖顯示本發明第一實施例之應用於半導體設備之氣體噴射裝置300的局部側視示意圖。本實施例之氣體噴射裝置300於水平方向及垂直方向都具有分隔的通道，因而形成多種排氣口(gas outlet)，用以分別噴射不同的氣體或/且分別獨立控制氣體的流速。第三A圖所例示的氣體噴射裝置300具有三種排氣口：第一排氣口A、第二排氣口B及第三排氣口C。在本實施例中，第一排氣口A位於第一層(例如上層)。第二排氣口B位於第二層(例如中層)，與第一排氣口A上下錯開(未垂直對齊)。第三排氣口C位於第三層(例如下層)，與第一排氣口A垂直對齊，但與第二排氣口B上下錯開(未垂直對齊)。在一應用例子中，第一排氣口A與第三排氣口C可用以噴射(不同的)五族氣體，而第二排氣口B可用以噴射三族氣體，但不限定於此。

第三B圖顯示第三A圖之氣體噴射裝置300的側視圖。在本實施例中，氣體噴射裝置300可包含底板(base plate) 210；及通道蓋板(channel cover plate) 290，其設於底板210之上。本實施例之氣體噴射裝置300還包含(第一)中隔板(middle plate) 32，設於底板210與通道蓋板290之間。在本實施例中，中隔板32的至少一面具有多個分離的凹陷。如第三B圖所例示，於第一區域31A，中隔板32的頂面與底面各具有凹陷；於第二區域31B(其相鄰於第一區域31A)，中隔板32僅於底面具有凹陷。中隔板32的頂面、底面分別與通道蓋板290、底板210接合後，即會定義形成多種排氣口。例如，於第一區域31A形成第一排氣口A(位於上層)與第三排氣口C(位於下層)，並於第二區域31B區域形成第二排氣口B(位於中層)。在本實施例中，於第二區域31B，底板210更具有突出，其深入中隔板32位於底面凹陷的一部分空間，使得所形成第二排氣口B可侷限位於第二層(亦即中層)位置。

第四A圖顯示本發明第二實施例之應用於半導體設備之氣體噴射裝置400的局部側視示意圖。類似於第一實施例(第三A圖)，本實施例之氣體噴射裝置400於水平方向及垂直方向都具有分隔的通道，因而形成多種排氣口，用以分別噴射不同的氣體或/且分別獨立控制氣體的流速。第四A圖所例示的氣體噴射裝置400具有三種排氣口：第一排氣口A、第二排氣口B及第三排氣口C。在本實施例中，第一排氣口A位於第一層(例如上層)。第二排氣口B位於第二層(例如中層)，與第一排氣口A上下錯開(未垂直對齊)。和第一實施例不同的是，第三排氣口C位於第三層(例如下層)，且為水平互相連通的(亦即，沒有分隔)。在一應用例子中，第一排氣口A與第三排氣口C可用以噴射(不同的)五族氣體，而第二排氣口B可用以噴射三族氣體，但不限定於此。

第四B圖顯示第四A圖之氣體噴射裝置400的側視圖。在本實施例中，氣體噴射裝置400可包含底板210；及通道蓋板290，其設於底板210之上。本實施例之氣體噴射裝置400還包含第一中隔板32，設於通道蓋板290之下。在本實施例中，第一中隔板32的至少一面具有多個分離的凹陷。如第四B圖所例示，於第一區域31A，第一中隔板32的頂面具有凹陷；於第二區域31B，第一中隔板32於底面具有凹陷。本實施例之氣體噴射裝置400還包含第二中隔板33，設於第一中隔板32與底板210之間。第一中隔板32的頂面、底面分別與通道蓋板290、第二中隔板33接合後，即會定義形成多種排氣口。例如，於第一區域31A形成第一排氣口A，並於第二區域31B形成第二排氣口B。在本實施例中，於第二區域31B，第二中隔板33的頂面更具有突出，其深入中隔板32位於底面的凹陷的一部分空間，使得所形成第二排氣口B可侷限位於第二層(亦即中層)位置。第二中隔板33與底板210之間的相連通空間定義形成第三排氣口C。

第四C圖顯示第四A圖之氣體噴射裝置400的另一側視圖。第四C圖所示實施例類似於第四B圖所示實施例，不同的地方在於，本實施例(第四C圖)的第二中隔板33不是一體的，而是包含有複數個物件，分別填補並深入第一中隔板32位於底面凹陷的一部分空間，使得所形成第二排氣口B可侷限位於第二層(亦即中層)位置。底板210與第一中隔板32、第二中隔板33之間的相連通空間定義形成第三排氣口C。

第五A圖顯示本發明第三實施例之應用於半導體設備之氣體噴射裝置500的局部側視示意圖。本實施例之氣體噴射裝置500於水平方向及垂直方向都具有分隔的通道，因而形成多種排氣口，用以分別噴射不同的氣體或/且分別獨立控制氣體的流速。第五A圖所例示的氣體噴射裝置500具有四種排氣口：第一排氣口A、第二排氣口B、第三排氣口C及第四排氣口D。在本實施例中，第一排氣口A位於第一層(例如上層)。第二排氣口B位於第二層(例如中層)，與第一排氣口A上下錯開(未垂直對齊)。第三排氣口C位於第二層(例如中層)，與第一排氣口A垂直對齊且水平相鄰於第二排氣口B。第四排氣口D位於第三層(例如下層) ，且為水平互相連通的(亦即，沒有分隔)。在一應用例子中，第一排氣口A、第三排氣口C與第四排氣口D可用以噴射(不同的)五族氣體，而第二排氣口B可用以噴射三族氣體，但不限定於此。

第五B圖顯示相關於第五A圖之氣體噴射裝置500的進氣本體的立體圖。第五C圖顯示第五B圖的局部剖面立體圖。第五D圖顯示第五C圖的局部放大圖，標示出與第一排氣口A、第二排氣口B、第三排氣口C及第四排氣口D相連的氣體通道。

以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明之申請專利範圍；凡其它未脫離發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之申請專利範圍內。

100:氣體噴射裝置111:第一輸入管道112:第二輸入管道113:第三輸入管道200:氣體噴射裝置210:底板212:中心區域214:通道214A:第一通道214B:第二通道214C:第三通道216:分隔板220:中心套蓋222:第一連通開口224:卡槽226:連接卡槽230:進氣本體232:頂部234:內環壁236:外環壁237A:第一輸入管道237B:第二輸入管道237C:第三輸入管道238A:第一圓孔238B:第二圓孔238C:第三圓孔240:內環蓋242:第二連通開口244:子內環蓋件246:內環連接件250:外環蓋252:第三連通開口254:子外環蓋件256:外環連接件260A:第一進氣腔體260B:第二進氣腔體260C:第三進氣腔體270:調節單元272A:第一調節器272B:第二調節器272C:第三調節器280:固定板290:通道蓋板291:蓋板本體292:調整片292A:第一調整片292B:第二調整片292C:第三調整片300:氣體噴射裝置400:氣體噴射裝置500:氣體噴射裝置31A:第一區域31B:第二區域32:中隔板/第一中隔板33:第二中隔板A:第一排氣口B:第二排氣口C:第三排氣口

第一圖係繪示一般傳統應用於化學氣相沈積(CVD)製程設備之結構側視圖。第二A圖與第二B圖分別顯示本發明一實施例之一種應用於半導體設備之氣體噴射裝置的元件分解圖與組合結構部分剖面圖。第二C圖係繪示第二A圖中之中心套蓋組裝於底板的組合結構示意圖。第二D圖係繪示第二A圖中之內環蓋及外環蓋組裝於底板的組合結構示意圖。第二E圖係繪示本發明另一實施例之一種應用於半導體設備之氣體噴射裝置的組合結構部分剖面圖。第三A圖顯示本發明第一實施例之應用於半導體設備之氣體噴射裝置的局部側視示意圖。第三B圖顯示第三A圖之氣體噴射裝置的側視圖。第四A圖顯示本發明第二實施例之應用於半導體設備之氣體噴射裝置的局部側視示意圖。第四B圖顯示第四A圖之氣體噴射裝置的側視圖。第四C圖顯示第四A圖之氣體噴射裝置的另一側視圖。第五A圖顯示本發明第三實施例之應用於半導體設備之氣體噴射裝置的局部側視示意圖。第五B圖顯示相關於第五A圖之氣體噴射裝置的進氣本體的立體圖。第五C圖顯示第五B圖的局部剖面立體圖。第五D圖顯示第五C圖的局部放大圖。

300:氣體噴射裝置

210:底板

290:通道蓋板

31A:第一區域

31B:第二區域

32:第一中隔板

A:第一排氣口

B:第二排氣口

C:第三排氣口

Claims

一種應用於半導體設備之氣體噴射裝置，包含：一底板；一通道蓋板，設於該底板之上；及至少一中隔板，設於該底板與該通道蓋板之間；其中該中隔板的頂面或底面具有多個分離的凹陷，因而於水平方向與垂直方向定義出分隔的多種排氣口。
如申請專利範圍第1項所述之應用於半導體設備之氣體噴射裝置，其於垂直方向由上而下具有第一層、第二層與第三層。
如申請專利範圍第2項所述之應用於半導體設備之氣體噴射裝置，其中所述多種排氣口包含第一排氣口、第二排氣口及第三排氣口。
如申請專利範圍第3項所述之應用於半導體設備之氣體噴射裝置，其中該第一排氣口位於第一層，該第二排氣口位於第二層且與該第一排氣口上下錯開，該第三排氣口位於第三層且與該第一排氣口垂直對齊但與該第二排氣口上下錯開。
如申請專利範圍第3項所述之應用於半導體設備之氣體噴射裝置，其中該第一排氣口位於第一層，該第二排氣口位於第二層且與該第一排氣口上下錯開，該第三排氣口位於第三層且為水平互相連通。
如申請專利範圍第2項所述之應用於半導體設備之氣體噴射裝置，其中所述多種排氣口包含第一排氣口、第二排氣口、第三排氣口及第四排氣口。
如申請專利範圍第6項所述之應用於半導體設備之氣體噴射裝置，其中該第一排氣口位於第一層，該第二排氣口位於第二層且與該第一排氣口上下錯開，該第三排氣口位於第二層且與該第一排氣口垂直對齊且水平相鄰於該第二排氣口，該第四排氣口位於第三層且為水平互相連通。
一種應用於半導體設備之氣體噴射裝置，包含：一底板；一通道蓋板，設於該底板之上；及一中隔板，設於該底板與該通道蓋板之間，該中隔板的至少一面具有多個分離的凹陷；其中該中隔板的頂面、底面分別與該通道蓋板、該底板接合，因而於水平方向與垂直方向定義出分隔的多種排氣口。
如申請專利範圍第8項所述之應用於半導體設備之氣體噴射裝置，其中該底板具有突出，其深入該中隔板位於底面凹陷的一部分空間。
一種應用於半導體設備之氣體噴射裝置，包含：一底板；一通道蓋板，設於該底板之上；一第一中隔板，設於該通道蓋板之下，該第一中隔板的至少一面具有多個分離的凹陷；及一第二中隔板，設於該第一中隔板與該底板之間；其中該第一中隔板的頂面、底面分別與該通道蓋板、該第二中隔板接合，因而於水平方向與垂直方向定義出分隔的多種排氣口；其中該第二中隔板與該底板之間的相連通空間定義形成一層連通的排氣口。
如申請專利範圍第10項所述之應用於半導體設備之氣體噴射裝置，其中該第二中隔板為一體的且具有突出，其深入該第一中隔板位於底面凹陷的一部分空間。
如申請專利範圍第10項所述之應用於半導體設備之氣體噴射裝置，其中該第二中隔板包含複數個物件，分別填補並深入該第一中隔板位於底面凹陷的一部分空間。