TWI432602B - 一種化學氣相沉積設備及其氣體擴散裝置 - Google Patents

Description

一種化學氣相沉積設備及其氣體擴散裝置

本發明係關於一種化學氣相沉積設備及其氣體擴散裝置，尤其是一種可提供氣體均勻分佈在化學氣相沉積反應腔室中之化學氣相沉積設備及其氣體擴散裝置。

在晶圓半導體或太陽能電池鍍膜製程等產業應用中，常將鍍膜氣體由一氣體通入端輸入至一化學氣相沉積設備之反應腔室中，以化學氣相沉積方法完成基材鍍膜，該鍍膜製程之良率及品質取決於基材薄膜厚度均勻性，而薄膜厚度均勻性又深受鍍膜反應氣體散佈於該反應腔室之程度影響，因此，化學氣相沉積設備常設有一氣體擴散板，該氣體擴散板位於該反應腔室中且靠近該通氣入口端，該氣體擴散板用以充分分散鍍膜反應氣體氣流，使該鍍膜氣體平均散佈在該反應腔室中並沉降至欲鍍膜之基材，達到均勻鍍膜之目的。

請參閱第1圖所示，習知氣體擴散板8通常具有複數個相同孔徑之孔洞81，該孔洞81間呈相同間隔陣列分佈在該習知氣體擴散板8中，用以提供氣體通過，若應用於大面積鍍膜製程，化學氣相沉積設備必須搭配大尺寸之該習知氣體擴散板8，當鍍膜氣體自該氣體通入端輸入時，因該習知氣體擴散板8之孔洞81孔徑相同且呈等間距排列，造成通過鄰近該氣體通入端之孔洞81的氣體流量多於通過遠離該氣體通入端之孔洞81氣體流量，影響鍍膜之均勻性，且愈大面積之該習知氣體擴散板8，其氣體分散不均勻性亦愈嚴重，此外，該習知氣體擴散板8之各孔洞81的截面呈直孔貫穿狀，倘若通入之鍍膜氣體壓力不平均，使得承受較大氣壓之該孔洞81在相同時間內允許通過之氣體多於承受較小氣壓之孔洞81時，則容易造成氣體通透散佈不均現象，影響後續氣體沉降鍍膜成效。

請參閱第2圖所示，另一習知氣體擴散板9具有複數個第一孔洞91及第二孔洞92，該第一孔洞91之孔徑大於第二孔洞92之孔徑，該第一孔洞91間呈相同間隔陣列分佈在該習知氣體擴散板9中，該第二孔洞92設於該第一孔洞91與相鄰另一第一孔洞91之間，該第二孔洞92間亦呈相同間隔陣列分佈，藉由孔徑相異之該第一孔洞91及第二孔洞92羅列分布在該習知氣體擴散板9，而欲增加鍍膜氣體通透均佈之程度。

然而，當製作大面積之該習知氣體擴散板9時，所需穿鑿之孔洞數量龐大，由於該習知氣體擴散板9必須在預定位置加工形成數個不同孔徑之孔洞，故不易加工且導致製造成本高昂，不利生產使用；又該習知氣體擴散板9之第一孔洞91及第二孔洞92的截面同樣呈直孔貫穿狀，亦有如前述習知氣體擴散板8之因通入氣體壓力不平均所導致的缺失。

基於上述原因，為了提升氣體散佈於一化學氣相沉積設備之反應腔室的程度，增進薄膜厚度均勻性，改善鍍膜製程良率及品質，前述習知氣體擴散板確實有加以改善之必要。

本發明之目的乃改良上述缺點，以提供一種化學氣相沉積設備及其氣體擴散裝置，該化學氣相沉積氣體擴散裝置係可以藉由不同孔徑之氣孔及其排列設置，提升氣體均勻散佈於化學氣相沉積反應腔室中之程度者。

本發明之次一目的，乃在提供一種化學氣相沉積設備及其氣體擴散裝置，該化學氣相沉積氣體擴散裝置係可以藉由不同孔徑之氣孔的排列設置，簡化鑿孔施工難度，減少製造成本，增加氣體分散效能者。

為達到前述發明目的，本發明之化學氣相沉積設備及其氣體擴散裝置之該氣體擴散裝置係包含：一基板，係包含一第一分區及一第二分區，該第一分區用以對位於一化學氣相沉積設備之製程氣體通入端，該第二分區鄰接該第一分區之外周邊；及數氣體通孔，係包含貫穿該基板的數第一通孔及數第二通孔，該數第一通孔及數第二通孔分別佈置在該基板之第一分區及第二分區，且該第二通孔之最小孔徑大於該第一通孔之最小孔徑。

本發明之化學氣相沉積氣體擴散裝置，其中，該基板係設一第三分區鄰接該第二分區之外周邊，該氣體通孔係包括貫穿該基板的數第三通孔，該數第三通孔均佈在該第三分區，且該第三通孔之最小孔徑大於該第二通孔之最小孔徑。

本發明之化學氣相沉積氣體擴散裝置，其中，該氣體通孔孔型截面結構係為一階梯孔構造。

本發明之化學氣相沉積氣體擴散裝置，其中，該氣體通孔孔型截面結構係為一直通孔構造。

本發明之化學氣相沉積氣體擴散裝置，其中，該第一分區劃設於該基板正中央位置。

本發明之化學氣相沉積設備，係於內部形成一反應腔室，該反應腔室內設置該氣體擴散裝置，且該化學氣相沉積設備設有連通該反應腔室的一製程氣體通入端及一排氣端，其中該化學氣相沉積氣體擴散裝置與該製程氣體通入端之間形成一緩衝容室。

為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：請參閱第3圖所示，其係本發明一較佳實施例，該化學氣相沉積氣體擴散裝置主要係由一基板1及數氣體通孔2所構成。該等氣體通孔2係貫穿形成於該基板1，用以供氣體通透。

該基板1係可以為不鏽鋼、鋁、鈦等金屬材質所製成之一板塊或盤體，該基板1係包含一第一分區11及一第二分區12，該第一分區11之劃設係對位於化學氣相沉積設備之製程氣體通入端，依該製程氣體通入端之位置，該第一分區11可以對位設置在該基板1周面之中央、邊緣等任一位置，該第一分區11可以為方形、圓形等各種幾何形狀所圍之區域，該第二分區12鄰接該第一分區11之外周邊，該基板1係還可以設有一第三分區13鄰接該第二分區12之外周邊；一第四分區14鄰接該第三分區13之外周邊；‧‧‧，以此類推，以後設之分區鄰接前設之分區的外周邊。在本發明之實施例中，該第一分區11呈一方形區域劃設於該基板1正中央，並由該基板1中心向外依序被第二分區12、第三分區13及第四分區14所繞接。

該等氣體通孔2係可以為一直通孔孔型截面結構(如第4a圖所示)，該等氣體通孔2亦可以為一階梯孔孔型截面結構(如第4b圖所示)，在本發明之實施例中，該氣體通孔2係為一階梯孔型構造。該等氣體通孔2係包含貫穿該基板1的數第一通孔21及數第二通孔22，該數第一通孔21及數第二通孔22分別佈置在該基板1之第一分區11及第二分區12，該第二通孔22之最小孔徑大於該第一通孔21之最小孔徑，以本實施例而言，該數第一通孔21及數第二通孔22分別均佈在該基板1之第一分區11及第二分區12，但不以此為限，該等氣體通孔2係還可以設有數第三通孔23貫穿均佈在該基板1之第三分區13，且該第三通孔23之最小孔徑大於該第二通孔22之最小孔徑；數第四通孔24貫穿均佈在該基板1之第四分區14，且該第四通孔24之最小孔徑大於該第三通孔23之最小孔徑；‧‧‧，以此類推，以特定之氣體通孔2對應置設於該基板1之特定分區，藉此克服製程氣體自氣體通入端輸入時所產生之微壓差異而導致化學氣相沉積氣體擴散裝置的氣體通量不均的缺失，達到均勻散佈氣體之功效。

請參閱第3及5圖所示，本發明化學氣相沉積氣體擴散裝置之基板1的設置原則，係假設每一個分區的面積相同條件下，不同分區於相同時間裡較佳係通過等量氣體，用以提升氣體通透均散程度，因此，該基板1各分區之面積劃分與該各分區之氣體通孔2之最小孔徑較佳係必須相互配合。基於上述該基板1的設置原則，在本發明之實施例中，該第一分區11佔該基板1全部面積比例為40～60%，且該第一通孔21之最小孔徑為0.3～0.45mm；該第二分區12佔該基板1全部面積比例15～20%，且該第二通孔22之最小孔徑為0.5～0.6mm；該第三分區13佔該基板1全部面積比例15～20%，且該第三通孔23之最小孔徑為0.7～0.75mm；該第四分區14為該基板1扣除第一分區11、第二分區12及第三分區13所剩之面積區域，且該第四通孔24之最小孔徑為0.8mm。

請閱第6圖所示，其係本發明之化學氣相沉積氣體擴散裝置應用於一化學氣相沉積設備3，該化學氣相沉積設備3內部空間係為一反應腔室31，該化學氣相沉積設備3之上端設有一製程氣體通入端32(如圖面所示)，用以通入製程氣體至該反應腔室31中，該化學氣相沉積氣體擴散裝置之基板1設置在該反應腔室31內，該基板1可以作為該化學氣相沉積設備3之上電極，該基板1及該製程氣體通入端32之間形成一緩衝容室33，用以供製程氣體散佈，該反應腔室31底部可以供一基材34設置，該化學氣相沉積設備3之下端設有一排氣端35(如圖面所示)，用以供廢氣流出該反應腔室31。

請再閱第6圖所示，其係本發明之化學氣相沉積氣體擴散裝置被使用於一化學氣相沉積設備3之情形，該化學氣相沉積氣體擴散裝置之基板1容設於該設備3之反應腔室31中，且該基板1的位置靠近該設備3之製程氣體通入端32之一側，且該基板1與該製程氣體通入端32之間形成一緩衝容室33，當進行化學氣相沉積時，係將所需之反應氣體由該製程氣體通入端32導入，並擴散於該緩衝容室33及通透該基板1之各氣體通孔2，而進入該反應腔室31中，例如本發明之實施例的第一通孔21、第二通孔22及第三通孔23及第四通孔24，由於本發明之化學氣相沉積氣體擴散裝置係依該氣體通孔2距離該氣體通入端32之遠近而分區配置不同孔徑之該氣體通孔2，及因應該氣體通入時擴散之壓力差異而具有階梯孔孔型截面結構，使得氣體更為均勻散佈流入該反應腔室31，藉由該反應腔室31內之電位差及電漿作用下，而能在欲鍍膜之基材34上成膜，最後製程反應後之廢氣經由排氣端35排出。

本發明之化學氣相沉積設備及其氣體擴散裝置，係於該化學氣相沉積氣體擴散裝置上劃分數區域及各分區分別設置特定孔徑之氣孔，且該些氣孔之孔徑呈逐區增擴，以提升氣體均勻散佈於化學氣相沉積反應腔室中之程度之功效。

本發明之化學氣相沉積設備及其氣體擴散裝置，該化學氣相沉積氣體擴散裝置係藉由該等氣體通孔之孔徑逐區擴大，減少孔洞穿鑿數量，簡化鑿孔施工難度，降低製造成本，增加氣體分散效能之功效。

雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，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。

[本發明]

1．．．基板

11．．．第一分區

12．．．第二分區

13．．．第三分區

14．．．第四分區

2．．．氣體通孔

21．．．第一通孔

22．．．第二通孔

23．．．第三通孔

24．．．第四通孔

3．．．化學氣相沉積設備

31．．．反應腔室

32．．．製程氣體通入端

33．．．緩衝容室

34．．．基材

35．．．排氣端

[習知]

8．．．習知氣體擴散板

81．．．孔洞

9．．．習知氣體擴散板

91．．．第一孔洞

92．．．第二孔洞

第1圖：習知氣體擴散板俯視圖。

第2圖：習知另一氣體擴散板俯視圖。

第3圖：本發明較佳實施例之俯視圖。

第4a圖：本發明之實施例之氣體通孔為直通孔之孔型截面圖。

第4b圖：本發明之實施例之氣體通孔為階梯孔之孔型截面圖。

第5圖：由第3圖所示之化學氣相沉積氣體擴散裝置沿5-5線之剖視圖。

第6圖：本發明之化學氣相沉積氣體擴散裝置設於一化學氣相沉積設備示意圖。

1．．．基板

11．．．第一分區

12．．．第二分區

13．．．第三分區

14．．．第四分區

2．．．氣體通孔

21．．．第一通孔

22．．．第二通孔

23．．．第三通孔

24．．．第四通孔

Claims (8)

1. 一種化學氣相沉積氣體擴散裝置，係包含：一基板，係包含一第一分區及一第二分區，該第一分區用以對位於一化學氣相沉積設備之製程氣體通入端，該第二分區鄰接該第一分區之外周邊；及數氣體通孔，係包含貫穿該基板的數第一通孔及數第二通孔，該數第一通孔及數第二通孔分別佈置在該基板之第一分區及第二分區，且該第二通孔之最小孔徑大於該第一通孔之最小孔徑；其中，該基板係設一第三分區鄰接該第二分區之外周邊，該氣體通孔係包括貫穿該基板的數第三通孔，該數第三通孔均佈在該第三分區，且該第三通孔之最小孔徑大於該第二通孔之最小孔徑。
2. 如申請專利範圍第1項所述之化學氣相沉積氣體擴散裝置，其中，該氣體通孔孔型截面結構係為一階梯孔構造。
3. 如申請專利範圍第1項所述之化學氣相沉積氣體擴散裝置，其中，該氣體通孔孔型截面結構係為一直通孔構造。
4. 如申請專利範圍第1項所述之化學氣相沉積氣體擴散裝置，其中，該第一分區劃設於該基板正中央位置。
5. 一種化學氣相沉積設備，係於內部形成一反應腔室，該反應腔室內設置如申請專利範圍第1項所述之化學氣相沉積氣體擴散裝置，且該化學氣相沉積設備設有連通該反應腔室的一製程氣體通入端及一排氣端，其 中該化學氣相沉積氣體擴散裝置與該製程氣體通入端之間形成一緩衝容室。
6. 如申請專利範圍第5項所述之化學氣相沉積設備，其中，該化學氣相沉積氣體擴散裝置之氣體通孔孔型截面結構係為一階梯孔構造。
7. 如申請專利範圍第5項所述之化學氣相沉積設備，其中，該化學氣相沉積氣體擴散裝置之氣體通孔孔型截面結構係為一直通孔構造。
8. 如申請專利範圍第5項所述之化學氣相沉積設備，其中，該化學氣相沉積氣體擴散裝置之第一分區劃設於該基板正中央位置。