TW202134459A - 用於多種化學源之氣體分配裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明係揭示一種用於多種化學源之氣體分配裝置,其包含:一噴淋組件,具有至少二層疊之板體,且該至少二層疊之板體中央具有一混氣室,而該混氣室之壁面設有複數個氣孔;以及一管路組件,係套設於該噴淋組件上,且具有一階梯式之本體及至少二氣體管路,該階梯式之本體配合與該至少二層疊之板體結合後,於該階梯式之本體與該至少二層疊之板體之間界定出一至少二氣室,而每一氣室分別與每一氣體管路連通,且每一氣室與該混氣室之複數個氣孔連通。
Description
本發明係關於一種氣體分配裝置,特別係關於一種用於多種化學源之氣體分配裝置。
在半導體製造過程中可能涉及多種化學源之使用,例如:多層薄膜之製造即須使用多種化學源。在製程中不同種類之化學源應避免接觸造成汙染,如此方能製得令人滿意之半導體薄膜。因此,開發出一種在反應過程中可以使用多種化學源,並使其彼此不發生接觸及汙染之氣體分配裝置,係有其必要性。
中國大陸專利公告第CN 103649369B公開一種CVD反應器的進氣機構,其結構須於進氣殼體壁及排氣板之間額外設計一間隔空間,故佔用空間大。且其結構設計複雜,若要進一步增加輸送化學源之種類,反應器內部結構須重新對應修改。
現有氣體分配裝置,其結構設計極其複雜,致使製作及加工成本較高,且裝置後續更換或維護配置均須整體拆卸,造成維護過程較為複雜,且所需費用相對較高。因此,為了製作品質更佳之半導體薄膜及降低製作成本以提高產品競爭力,有必要開發一種結構設計簡單且適用於多種化學源之氣體分配裝置。
本發明之目的在於提供一種在反應過程中,使用多種化學源時,各該化學源彼此之間不會發生接觸與污染之氣體分配裝置。
本發明之另一目的在於提供一種結構簡單,且其體積小之多種化學源氣體分配裝置。
本發明之又一目的在於提供一種化學源之氣體注入腔體時,其氣體的壓力及氣流均勻之化學源氣體分配裝置。
為達上述目的,本發明之用於多種化學源之氣體分配裝置係包含:一噴淋組件,具有至少二層疊之板體,且該至少二層疊之板體中央具有一混氣室,而該混氣室之壁面設有複數個氣孔;以及一管路組件,係套設於該噴淋組件上,且具有一階梯式之本體及至少二氣體管路,該階梯式之本體配合與該至少二層疊之板體結合後,於該階梯式之本體與該至少二層疊之板體之間界定出一至少二氣室,而每一氣室分別與每一氣體管路連通,且每一氣室與該混氣室之複數個氣孔連通。
較佳地,該氣體分配裝置進一步設有一擋板,該擋板藉由一鎖固元件,鎖固於該噴淋組件與該管路組件之底部,且該擋板設有複數個通孔。
較佳地,該混氣室進一步具有一上開口與一下開口,而該階梯式之本體中央具有一氣體通道,該氣體通道與該上開口連通。
較佳地,該氣體通道係供一惰性氣體輸入至該混氣室,並透過混氣室之下開口流入該擋板之通孔。
較佳地,該混氣室之複數個氣孔係分佈排列在於該混氣室之周圍上,且該複數個氣孔係設於靠近該二層疊之板體處。
較佳地,該複數個氣孔為一直孔、斜孔、半圓孔、三角孔、方孔、五角孔、六角孔或橢圓孔。
較佳地,該層疊之板體具有至少二板體,該至少二板體之外緣寬度尺寸大小不相同。
較佳地,該至少二板體的配置為上層之板體的外緣寬度尺寸較下層之板體的外緣寬度尺寸小。
較佳地,該至少二板體的外緣寬度尺寸大小為由下層之板體往上依序遞減。
較佳地,該些氣室之外半徑由下而上依序遞減。
本發明之氣體分配裝置係藉由內部多個互相獨立空間,對流體類化學品進行分流及供氣,而可使在反應過程中之多種化學源彼此不發生接觸,進而避免發生汙染。
以下係提供本發明之實施例以舉例說明本發明之優點與技術特徵,然本實施例並非用以限定本發明,任何熟悉此技藝者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作各種之更動與潤飾,因此,本發明之保護範圍,當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
請參閱第一圖,其示意性說明了本發明之用於多種化學源之氣體分配裝置。如第一圖所示,本發明之用於多種化學源之氣體分配裝置係包含一噴淋組件,具有至少二層疊之板體,且該至少二層疊之板體中央具有一混氣室(304),而該混氣室(304)之壁面設有複數個氣孔(103、203);以及一管路組件,係套設於該噴淋組件上,且具有一階梯式之本體及至少二氣體管路(101、201),該階梯式之本體(501)配合與該至少二層疊之板體結合後,於該階梯式之本體(501)與該至少二層疊之板體之間界定出一至少二氣室(102、202),而每一氣室分別與每一氣體管路連通,且每一氣室與該混氣室(304)之複數個氣孔(103、203)連通。
本發明之用於多種化學源之氣體分配裝置,進一步包含一擋板(305),該擋板(305)藉由一鎖固元件(401),鎖固於該噴淋組件與該管路組件之底部,且該擋板(305)設有複數個通孔(306)。
本發明之用於多種化學源之氣體分配裝置的該混氣室(304)進一步具有一上開口(104)與一下開口(204),而該階梯式之本體(501)中央具有一氣體通道(301),該氣體通道(301)與該上開口(104)連通,且該氣體通道(301)係供一惰性氣體(圖未示)輸入至該混氣室(304),並透過混氣室(304)之下開口(204)流入該擋板(305)之通孔(306)。
本發明之用於多種化學源之氣體分配裝置的該噴淋組件之層疊式之板體,具有至少二板體,於本實施例中,為便於說明,僅顯示一第一板體(105)與一第二板體(205),其中該第一板體(105)與該第二板體(205)之外緣寬度尺寸大小不相同,如圖所示,該第一板體(105)之外緣寬度尺寸較該第二板體(205)之外緣寬度尺寸小,亦即,若該層疊之板體具有二片以上之板體,則該層疊之板體的外緣寬度尺寸大小為由最下層之板體往上層之板體依序遞減,使得本發明用於多種化學源之氣體分配裝置呈現一塔狀結構。
配合上述說明,於本實施例中,同樣地,為便於說明本發明之用於多種化學源之氣體分配裝置,由該階梯式之本體(501)與該第一板體(105)、該第二板體(205)之間所界定之氣室,僅顯示一第一氣室(102)與一第二氣室(202),而與該第一氣室(102)與該第二氣室(202)連通的氣體管路亦僅顯示一第一氣體管路(101)與一第二氣體管路(201)。
請繼續參考第一圖並配合參考第二圖,該第二圖係顯示本發明之用於多種化學源之氣體分配裝置之混氣室與第一板體及第二板體之立體圖。於本實施例中,該混氣室(304)之複數個氣孔所配置之位置,係配合該第一氣室(102)與第二氣室(202)之位置而分別設有一第一氣孔(103)與一第二氣孔(203),該第一氣孔(103)與該第一氣室(102)連通,而該第二氣孔(203)與該第二氣室(202)連通,且於本實施例中,該第一氣室(102)與第二氣室(202)分別具有18個之第一氣孔(103)與第二氣孔(203),均勻地分佈排列在該混氣室(304)之周圍上,該第一氣孔(103)與第二氣孔(203)所設置之位置分別越貼近該第一板體(105)與第二板體(205),則晶圓上方的氣體密度更均勻,如第二圖所示。
另外,於本實施例中,該第一氣孔(103)與該第二氣孔(203)皆為一直孔,而因該第一氣孔(103)與該第二氣孔(203)是圍著該混氣室之周圍均勻地分佈排列,故該第一氣孔(103)與該第二氣孔(203)的各個孔的軸線交點位於該混氣室(304)的中心軸線上,亦即在如各加熱盤、噴淋組件、晶圓等反應站之中心的軸線上。
請參考第三圖並配合參考第一圖及第二圖,該第三圖係顯示本發明之用於多種化學源之氣體分配裝置之動作流程圖。當欲進行薄膜沉積時,首先進行步驟S10,將一惰性氣體透過該氣體通道(301)輸送至該混氣室(304),並流入該擋板(305)之通孔(306)中;之後再進行步驟S20,將一氣體(A)透過該第一氣體管路(101)到該第一氣室(102),並透過均勻分布在混氣室(304)側壁之複數個第一氣孔(103)流入該混氣室(304)中,透過擋板(305)完成該氣體(A)的反應;再進行步驟S30,將一氣體(B)透過該第二氣體管路(201)到該第二氣室(202),並透過均勻分布在混氣室(304)側壁之複數個第二氣孔(203)流入該混氣室(304)中,透擋板(305)完成該氣體(B)的反應;再來,進行步驟S40,判斷該薄膜沈積是否完成,若判斷未完成則回到步驟S20,繼續完成該氣體(A)與該氣體(B)的氣體反應,直到判斷完成,則進行步驟S50,停止通入惰性氣體,並抽真空,以完成薄膜沉積。值得注意者,於薄膜沉積之製程中,該惰性氣體須藉由惰性氣體氣體通道(301)持續輸入,以防止該氣體(A)及該氣體(B)返流。
另外,特別地說明,本發明用於多種化學源之氣體分配裝置可依化學源之種類數量而改變噴淋組件的結構,同樣地對應改變配合該噴淋組件的該管路組件的結構,例如,若化學源之種類數量為三種,則代表噴淋組件之層疊之板體,亦具有三層之板層,而該管路組件之該階梯式之本體(501)配合與該三層疊之板體結合後,於該階梯式之本體(501)與該三層疊之板體之間界定出三個氣室,而每一氣室分別與每一氣體管路連通,亦即具有三個氣體管路各別與每一氣室連通,且每一氣室與該混氣室(304)之每一複數個氣孔連通。因此,依此類推,若化學源之種類數量愈多,則本發明用於多種化學源之氣體分配裝置之噴淋組件與管路組件之結構,亦相對應作改變,俾使每一化學源之氣體,有獨立的進氣管路,彼此不會接觸,因此不會造成污染,且結構較習知利用層數(維度)或區數(經度)來分開不同的化學源更為簡單。
於本實施例中,本發明用於多種化學源之氣體分配裝置,藉由一噴淋組件與一管路組件之結構相互配合而組成多個獨立的進氣管路,使各個化學源之氣體在反應過程中,不會接觸到彼此,進而不會造成污染,且於本實施例中,該噴淋組件與該管路組件為可折卸之結構,俾使於維護清洗時,可將噴淋組件自該管路組件拆卸出,而各自對噴淋組件及管路組件進行維護清洗。
於該實施例中,由於第一氣室(102)及第二氣室(202)係分別透過均勻分布於該混氣室上之第一氣孔(103)及第二氣孔(203),將氣體輸送至混氣室(304)中,因此,可有效改善氣體透過氣體通道注入至混氣室時所產生之不均勻的壓力及氣流,進而改善供氣均勻性。
本發明之氣體分配裝置適用於在同一個反應腔內使用多種化學源之氣體,特別適用於沉積多元薄膜之情況,例如:多层氧化硅/氮化硅(ONON)堆疊。本發明之氣體分配裝置係可依所需之化學源種類數量對應增加噴淋組件之層疊之板體的板體數,以及管路組件之氣室的數量,且因每個工藝製程有所不同,本發明亦可依所需之工藝製程,調整該複數個氣孔的數量、孔型(不侷限為直孔,例如為斜孔、半圓孔、三角孔、方孔、五角孔、六角孔、橢圓孔)、軸線的方向及排列方式等,而使本發明更具彈性地因應所需之工藝製程作調整,而達到裝置後續更換或維護簡易以及製作成本低的功效。
其它實施態樣
所有揭露於本發明書之特徵係可使用任何方式結合。本說明書所揭露之特徵可使用相同、相等或相似目的的特徵取代。因此,除了特別陳述強調處之外,本說明書所揭露之特徵係為一系列相等或相似特徵中的一個實施例。
此外,依據本說明書揭露之內容,熟悉本技術領域者係可輕易依據本發明之基本特徵,在不脫離本發明之精神與範圍內,針對不同使用方法與情況作適當改變與修飾,因此,其它實施態樣亦包含於申請專利範圍中。
101:第一氣體管路
102:第一氣室
103:第一氣孔
104:上開口
105:第一板體
201:第二氣體管路
202:第二氣室
203:第二氣孔
204:下開口
205:第二板體
301:氣體通道
304:混氣室
305:擋板
306:通孔
501:階梯式之本體
第一圖係一剖面圖,其例示說明本發明之用於多種化學源之進氣裝置。
第二圖係一立體圖,其例示說明本發明之用於多種化學源之氣體分配裝置之混氣室與第一板體及第二板體之立體圖。
第三圖係一流程圖,其例示說明本發明之用於多種化學源之氣體分配裝置之動作流程圖。
101:第一氣體管路
102:第一氣室
103:第一氣孔
104:上開口
105:第一板體
201:第二氣體管路
202:第二氣室
203:第二氣孔
204:下開口
205:第二板體
301:氣體通道
304:混氣室
305:擋板
306:通孔
501:階梯式之本體
Claims (10)
- 一種用於多種化學源之氣體分配裝置,其包含: 一噴淋組件,具有至少二層疊之板體,且該至少二層疊之板體中央具有一混氣室,而該混氣室之壁面設有複數個氣孔;以及 一管路組件,係套設於該噴淋組件上,且具有一階梯式之本體及至少二氣體管路,該階梯式之本體配合與該至少二層疊之板體結合後,於該階梯式之本體與該至少二層疊之板體之間界定出一至少二氣室,而每一氣室分別與每一氣體管路連通,且每一氣室與該混氣室之複數個氣孔連通。
- 如請求項1所述之氣體分配裝置,進一步設有一擋板,該擋板藉由一鎖固元件,鎖固於該噴淋組件與該管路組件之底部,且該擋板設有複數個通孔。
- 如請求項2所述之氣體分配裝置,其中該混氣室進一步具有一上開口與一下開口,而該階梯式之本體中央具有一氣體通道,該氣體通道與該上開口連通。
- 如請求項3所述之氣體分配裝置,其中該氣體通道係供一惰性氣體輸入至該混氣室,並透過混氣室之下開口流入該擋板之通孔。
- 如請求項1所述之氣體分配裝置,其中該混氣室之複數個氣孔係分佈排列在於該混氣室之周圍上,且該複數個氣孔係設於靠近該二層疊之板體處。
- 如請求項5所述之氣體分配裝置,其中該複數個氣孔為一直孔、斜孔、半圓孔、三角孔、方孔、五角孔、六角孔或橢圓孔。
- 如請求項1所述之氣體分配裝置,其中該層疊之板體具有至少二板體,該至少二板體之外緣寬度尺寸大小不相同。
- 如請求項7所述之氣體分配裝置,其中該至少二板體的配置為上層之板體的外緣寬度尺寸較下層之板體的外緣寬度尺寸小。
- 如請求項7所述之氣體分配裝置,其中該至少二板體的外緣寬度尺寸大小為由下層之板體往上依序遞減。
- 如請求項9所述之進氣裝置,其中該些氣室之外半徑由下而上依序遞減。
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2020
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