TWI571526B - 一種原子層磊晶系統之進氣管路陣列 - Google Patents

Description

一種原子層磊晶系統之進氣管路陣列

本發明屬於原子層磊晶系統之機構設計領域，特別是有關於一種原子層磊晶系統之進氣管路陣列。

一般卷對卷(Roll-to-roll,R2R)原子層沉積系統之前驅物注入口組成如圖1，將各前驅物注入口於同一平面依A製程、B製程之順序排列製作，並在各注入口間通入大量惰性氣體(如氮氣、氬氣)避免各前驅物混合反應，並藉由兩側抽氣系統移除多餘的前驅物氣體。此種設計之缺點在於：兩側抽氣系統無法完全將基板中間區之前驅物氣體抽離，前一個製程的氣體會殘留在基板上與下一製程之材料混合，導致沉積反應效率降低、成品品質低下等缺點。

典型設計如US6902624B2專利提出的垂直進/出氣口堆疊設計(圖2)，仍有進/出口管路距離過長、以致多次沉積連續製程中氣體容易殘留之缺點。US20070281089專利加入R2R進氣設計(圖3)以提高連續生產效率，利用惰性氣體分隔開A、B兩製程，然而進排氣間距依舊過長，無法僅靠惰性氣體阻隔A、B之材料混合，無法提升成品品質。US6042652(圖 4)的平行進氣設計之前驅物移除效率依然受兩側抽氣系統距離影響，若基板面積越大，從兩邊抽氣之效果就越差。故本發明試圖就前驅物注入口以及排氣端設計以改善上述之缺點。

為改善先前技術中，前驅物移除效率低落之缺點，本發明係提供一種原子層磊晶系統之進氣管路陣列，其特徵在於利用將前驅物注入口及排氣口之陣列方式間隔排列，達成快速移除沉積反應後剩餘氣體之目的。本發明具有以下優點：1.縮短前驅物入口-基板-抽氣口之距離，提升多餘前驅物或副產物移除效率，減少製程應用時殘留微粒之產生；2.藉由前驅物注入口與抽氣口垂直組合，減少機台平面所占空間；3.本發明之進氣管路陣列可依需求增減進排氣管路之數量，以適應不同大小基板之處理需求。

本發明係為一種原子層磊晶系統之進氣管路陣列，包括：前驅物注入管路，該前驅物注入管路係具有前驅物入口端與前驅物出口端，該前驅物入口端係朝向第一方向，該前驅物出口端係朝向第二方向，該第二方向係垂直於該第一方向；排氣管路，該排氣管路係具有排氣入口端與排氣出口端，該排氣入口端係朝向第二方向，該排氣出口端係朝向第一方向；其中該前驅物注入管路與該排氣管路係複數組交錯排列，該複數前驅物入口端與該複數排氣出口端係朝 向第一方向，該複數前驅物出口端與該複數排氣入口端係朝向第二方向。

本發明之一種原子層磊晶系統之進氣管路陣列其中一實施例中，該複數前驅物出口端與該複數排氣入口端係以陣列方式交錯間隔排列，該前驅物出口端與該排氣入口端之間隔距離係為1mm至100mm。

本發明之一種原子層磊晶系統之進氣管路陣列其中一實施例中，該前驅物注入管路之截面為圓形。

本發明之一種原子層磊晶系統之進氣管路陣列其中一實施例中，該前驅物注入管路係以非連續流方式注入氣體。

本發明之一種原子層磊晶系統之進氣管路陣列其中一實施例中，該前驅物注入管路之氣體流動方向係與該排氣管路之氣體流動方向相反。

以上之概述與接下來的詳細說明及附圖，皆是為了能進一步說明本發明達到預定目的所採取的方式、手段及功效。而有關本發明的其他目的及優點，將在後續的說明及圖示中加以闡述。

1‧‧‧前驅物注入管路

11‧‧‧前驅物入口端

12‧‧‧前驅物出口端

2‧‧‧排氣管路

21‧‧‧排氣入口端

22‧‧‧排氣出口端

X‧‧‧第一方向

Y‧‧‧第二方向

d‧‧‧間隔距離

圖1為先前技術一般卷對卷(R2R)原子層沉積系統之前驅物注入口組成示意圖。

圖2為先前技術US US6902624B2之ALD進氣設計示意圖。

圖3為先前技術US20070281089專利的ALD進氣設計示意圖。

圖4為先前技術US6042652之ALD典型平行進氣設計示意圖。

圖5係為本發明實施例之平面排列示意圖(a)與垂直剖面示意圖(b)。

以下係藉由特定的具體實例說明本發明之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點與功效。

圖5係為本發明實施例之平面排列示意圖(a)與垂直剖面示意圖(b)，如圖所示，該實施例係為一種原子層磊晶系統之進氣管路陣列，包括：前驅物注入管路(Precursor)1，該前驅物注入管路1係具有前驅物入口端11與前驅物出口端12，該前驅物入口端係朝向第一方向X，該前驅物出口端係朝向第二方向Y，該第二方向Y係垂直於該第一方向X；排氣管路(pumping)2，該排氣管路2係具有排氣入口端21與排氣出口端22，該排氣入口端21係朝向第二方向Y，該排氣出口端22係朝向第一方向X；其中該前驅物注入管路1與該排氣管路2係複數組交錯排列，該複數前驅物入口端11與該複數排氣出口端22係均朝向第一方向X，該複數前驅物出口端12與該複數 排氣入口端21係朝向第二方向Y。該複數前驅物出口端12與該複數排氣入口端21係朝向一基板(圖未示)，以將前驅物氣體沉積在基板上進行反應，並迅速將多餘之前驅物氣體與反應之副產物抽離。其中該前驅物注入管路可具有複數組前驅物出口端，該排氣管路可具有複數組排氣入口端；該些前驅物入口端與該些排氣出口端係均朝向同方向(X方向)，以便於進排氣系統設置。

本發明之一種原子層磊晶系統之進氣管路陣列實施例中，前驅物氣體係從該前驅物入口端11進入該前驅物注入管路1，再經由該前驅物出口端12噴出在一基板(圖中未示)上，使其進行沉積反應後，多餘的前驅物氣體與非需要的副產物被吸入該排氣入口端21，再經由該排氣管路2自該排氣出口端22排出。相較於先前技術之進排氣系統，本發明之前驅物出口端-基板-排氣入口間具有最短距離，可迅速將多餘前驅物氣體與副產物抽離該基板反應區，提升基板製作品質。該實施例之複數前驅物出口端12與複數排氣入口端21係可組合排列為一陣列，其大小、形狀與數量可依使用者需求作變化，並不限於本發明實施例圖式所揭露之範圍。

本發明之一種原子層磊晶系統之進氣管路陣列其中一實施例中，該複數前驅物出口端12與該複數排氣入口端21係以陣列方式交錯間隔排列，該前驅物出口端12與該排氣入口端21之間隔距離d係為1mm至100mm。

本發明之一種原子層磊晶系統之進氣管路陣列其中一實施例中，該前驅物注入管路1之截面為圓形。

本發明之一種原子層磊晶系統之進氣管路陣列其中一實施例中，該前驅物注入管路1係以非連續流方式注入氣體。

本發明之一種原子層磊晶系統之進氣管路陣列其中一實施例中，該前驅物注入管路1之氣體流動方向係與該排氣管路2之氣體流動方向相反。

本發明之一種原子層磊晶系統之進氣管路陣列其中一實施例中，可同時使用複數組本發明之進氣管路陣列，結合具連續性基板運送裝置(如R2R卷對卷輸送裝置、滾輪輸送裝置等)而製作為一連續式基板處理製程，可達到快速大量生產與提高產品質量之目的。

本發明之一種原子層磊晶系統之進氣管路陣列係將複數組前驅物注入管路與排氣管路交錯間隔排列，前驅物注入口(該前驅物出口端)與排氣出口(該排氣入口端)與基板間具有最短距離，可快速移除沉積反應後剩餘氣體，避免微粒產生與殘留。本發明並利用管路入口端與出口端垂直設置之設計，減少裝置於平面方向所占空間。故本發明係具有提升多餘前驅物、副產物移除效率與裝置體積緊緻化之優點，確實可解決先前技術之缺陷與問題，具有創新與進步要件。

上述之實施例僅為例示性說明本發明之特點及其功效，而非用於限制本發明之實質技術內容的範圍。任何熟習此技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修飾與變化。因此，本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。

1‧‧‧前驅物注入管路

11‧‧‧前驅物入口端

12‧‧‧前驅物出口端

2‧‧‧排氣管路

21‧‧‧排氣入口端

22‧‧‧排氣出口端

X‧‧‧第一方向

Y‧‧‧第二方向

d‧‧‧間隔距離

Claims (5)

1. 一種原子層磊晶系統之進氣管路陣列，包括：前驅物注入管路，該前驅物注入管路係具有前驅物入口端與前驅物出口端，該前驅物入口端係朝向第一方向，該前驅物出口端係朝向第二方向，該第二方向係垂直於該第一方向；排氣管路，該排氣管路係具有排氣入口端與排氣出口端，該排氣入口端係朝向第二方向，該排氣出口端係朝向第一方向；其中該前驅物注入管路與該排氣管路係複數組交錯排列，該複數前驅物出口端與該複數排氣入口端係以陣列方式交錯間隔排列，該複數前驅物入口端與該複數排氣出口端係朝向第一方向，該複數前驅物出口端與該複數排氣入口端係朝向第二方向。
2. 如申請專利範圍第1項所述之原子層磊晶系統之進氣管路陣列，其中該前驅物出口端與該排氣入口端之間隔距離係為1mm至100mm。
3. 如申請專利範圍第1項所述之原子層磊晶系統之進氣管路陣列，其中該前驅物注入管路之截面為圓形。
4. 如申請專利範圍第1項所述之原子層磊晶系統之進氣管路陣列，其中該前驅物注入管路係以非連續流方式注入氣體。
5. 如申請專利範圍第1項所述之原子層磊晶系統之進氣管路陣列，其中該前驅物注入管路之氣體流動方向係與該排氣管路之氣體流動方向相反。