TWI571529B - 具導流板之封閉式流道反應槽系統 - Google Patents

具導流板之封閉式流道反應槽系統 Download PDF

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Description

具導流板之封閉式流道反應槽系統
本發明係有關一種化學氣相反應之反應槽系統，尤指一種應用原子層沉積(Atomic layer deposition,ALD)技術之具導流板之封閉式流道反應槽系統。
工業上為了提升化學反應速率，經常於生產過程中加入觸媒材料，以促進反應速率來提高產量。在一反應過程中，與化學反應速率有正相關的條件為觸媒與反應物之接觸面積，因此現今所使用觸媒之顆粒尺寸多為奈米等級，以增加反應面積。
另外，在原子層沉積(ALD)之技術領域中，傳統式ALD系統可依氣體流向分為垂直流反應器(perpendicular-flow reactor)及水平流反應器(cross-flow reactor)。然而，此一傳統式ALD系統之製程設備多適用於半導體製程成長薄膜於平面的基板，並非應用在大尺寸複雜結構中以沉積奈米觸媒。例如以塗佈於矽基板之奈米碳管為例，由於在傳統式ALD系統中，前驅物於奈米結構中是以擴散方式進行傳播，當前驅物脈衝時間或分壓不足 時，無法使前驅物擴散至奈米結構深部，導致奈米碳管底部並無任何沉積，而僅有上半部深約2μm之奈米碳管表面有所沉積。
換言之，先前技術中的傳統式ALD系統對於具有高深寬比的奈米結構基板很難達到均勻鍍覆薄膜，且多數前驅物均無法擴散進入奈米結構基板中，進而有前驅物傳輸不均勻性、浪費前驅物造成製程成本上升之問題。
因此，如何提供一種反應槽系統來解決上述問題，為目前此領域中亟待解決的課題之一。
為解決上述問題，本發明之一目的在於提供一種具導流板之封閉式流道反應槽系統，包括：設有複數個封閉式流道之反應槽主體；具有一進口端之上封蓋，係設於該反應槽主體之一端，且該進口端連通該複數個封閉式流道；具有一出口端之下封蓋，係相對於該上封蓋而設於該反應槽主體之另一端，且該出口端連通該複數個封閉式流道；至少二個O型環，係分別設於該反應槽主體與該上封蓋之間或該反應槽主體與該下封蓋之間之至少一者，以增加密封度；以及第一導流板，係設於該上封蓋與該反應槽主體之間，以藉該第一導流板將從該進口端所注入的前驅物均勻地導入該複數個封閉式流道內。
於一實施例中，本發明之第一導流板包括：導流板本體，具有上表面及相對於該上表面之下表面；複數個通孔，係貫穿該導流板本體之上表面及下表面；以及複數個導 槽，係凹陷並形成於該導流板本體之上表面上，且該複數個導槽係連通該複數個通孔及該上封蓋之進口端。
於另一實施例中，本發明之第一導流板包括：導流板本體，具有上表面及相對於該上表面之下表面；通孔，係貫穿該導流板本體之上表面及下表面；以及複數個導槽，係凹陷並形成於該導流板本體之下表面上，且各該複數個導槽之一端係分別連通該反應槽主體之複數個封閉式流道之對應流道，各該複數個導槽之另一端係集中連通該通孔，俾使該複數個導槽呈現放射狀或魚骨狀排列。
再於一實施例中，本發明之具導流板之封閉式流道反應槽系統復包括第二導流板，該第二導流板包括：導流板本體，具有上表面及相對於該上表面之下表面；複數個通孔，係貫穿該導流板本體之上表面及下表面；以及複數個導槽，係凹陷並形成於該導流板本體之上表面上；其中，該第二導流板係設於該第一導流板與該反應槽主體之間，且該第二導流板之導槽數量大於該第一導流板之導槽數量。
又於一實施例中，本發明之具導流板之封閉式流道反應槽系統復包括聚流板，該聚流板包括：聚流板本體，具有上表面及相對於該上表面之下表面；以及通孔，係貫穿該聚流板本體之上表面及下表面且位於該聚流板本體之中心點；其中，該聚流板係設於該第一導流板與該上封蓋之間。
藉由本發明之封閉式流道反應槽系統及其導流板能 夠使前驅物被均勻地導入封閉式流道反應槽系統中的複數個封閉式流道中，可增加前驅物分子碰撞基板來增加其反應性進而縮短脈衝時間，並可提升前驅物擴散效率及薄膜快速成長速率，同時降低前驅物之使用量以降低製程成本，面對高深寬比的奈米結構基板，更具可均勻鍍覆薄膜的功效。
1‧‧‧封閉式流道反應槽系統
10‧‧‧反應槽主體
101‧‧‧封閉式流道
102‧‧‧上端面
103‧‧‧下端面
11‧‧‧上封蓋
111‧‧‧進口端
112、122‧‧‧凹部
12‧‧‧下封蓋
121‧‧‧出口端
13‧‧‧第一導流板
130、160‧‧‧導流板本體
131、161、171‧‧‧上表面
132、162、172‧‧‧下表面
133、163、173‧‧‧通孔
134、136、164、176‧‧‧導槽
135、165‧‧‧導入方向
14‧‧‧前驅物
15‧‧‧O型環
16‧‧‧第二導流板
17‧‧‧聚流板
170‧‧‧聚流板本體
第1A圖為本發明之封閉式流道反應槽系統之第一實施例之示意圖；第1B圖為第1A圖所示之C-C’剖面線中第一導流板之剖面示意圖；第1C圖為第1A圖所示之B-B’剖面線中第一導流板之剖面示意圖；第1D圖為第1A圖所示之A-A’剖面線中反應槽主體之剖面示意圖；第2A圖為第1A圖之封閉式流道反應槽系統之另一實施例之示意圖；第2B圖為第2A圖所示之B-B’剖面線中第一導流板之剖面示意圖；第2C圖為第2A圖所示之A-A’剖面線中第一導流板之剖面示意圖；第2D圖為第2A圖中第一導流板之立體示意圖；第3A圖為第1A圖之封閉式流道反應槽系統之另一實施例之示意圖； 第3B圖為第3A圖所示之A-A’剖面線中第一導流板之剖面示意圖；第3C圖為第3A圖所示之B-B’剖面線中第一導流板之剖面示意圖；第3D圖為第3A圖所示之C-C’剖面線中第二導流板之剖面示意圖；第3E圖為第3A圖所示之D-D’剖面線中第二導流板之剖面示意圖；第3F圖為本發明之封閉式流道反應槽系統之另一實施例中第一及第二導流板之立體示意圖；第4A圖為本發明之封閉式流道反應槽系統之第二實施例之示意圖；第4B圖為第4A圖所示之C-C’剖面線中第一導流板之剖面示意圖；第4B’圖為第4B圖另一實施例之剖面示意圖；第4C圖為第4A圖所示之B-B’剖面線中第一導流板之剖面示意圖；第4C’圖為第4C圖另一實施例之剖面示意圖；第4D圖為第4A圖所示之A-A’剖面線中反應槽主體之剖面示意圖；第5圖為本發明之封閉式流道反應槽系統之第三實施例之示意圖；第6A圖為本發明之封閉式流道反應槽系統之另一實施例中第一、二導流板及聚流板之立體示意圖； 第6B圖為本發明之封閉式流道反應槽系統之另一實施例中第一、二導流板及聚流板之立體示意圖；第7A圖為本發明之封閉式流道反應槽系統之另一實施例中第一導流板及聚流板之立體示意圖；第7B圖為本發明之封閉式流道反應槽系統之另一實施例中第一導流板及聚流板之立體示意圖；第8A至8C圖為ALD系統的薄膜鍍覆之照片圖；以及第9圖為使用本發明之封閉式流道反應槽系統成長薄膜於單根中空纖維之照片及SEM圖。
以下藉由特定之具體實施例加以說明本發明之實施方式，而熟悉此技術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和功效，亦可藉由其他不同的具體實施例加以施行或應用。因此，以下本發明涵蓋本文揭示的任何特定實施例之任何部件可與本文揭示的任何其他實施例之任何部件相結合。
須知，本說明書所附圖式所繪示之結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此技藝之人士之瞭解與閱讀，並非用以限定本發明可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整，在不影響本發明所能產生之功效及所能達成之目的下，均仍落在本發明所揭示之技術內容得以涵蓋之範圍內。同時，本說明書中所引用之用語亦 僅為便於敘述之明瞭，而非用以限定本發明可實施之範圍，其相對關係之改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本發明可實施之範疇。
本發明係利用原子層沉積鍍膜技術製作觸媒材料，將擬製備材料前驅物分次通入該封閉式流道反應槽內進行反應，並以大量N2或Ar等不參與反應之氣體通入稀釋或移除前驅物，配合多種或多次通入稀釋或移除前驅物之循環步驟，進一步控制觸媒顆粒尺寸、支撐材料厚度與其混和材料比例。本發明以大量N2或Ar等不參與反應之氣體通入稀釋或移除前驅物，且不侷限於上述兩種氣體，如假設兩種前驅物A與B，注入不參與反應之氣體為P，並以重複A-P-B-P之循環次數控制沉積觸媒奈米顆粒之尺寸或是支撐材料之厚度，進而獲得最佳觸媒反應效率。
請參閱第1A圖，本發明之封閉式流道反應槽系統1包括反應槽主體10、上封蓋11、下封蓋12以及至少一第一導流板13。該反應槽主體10內設有複數個封閉式流道101，而該反應槽主體10之外形可為圓柱狀或多角柱狀，本發明並不以此為限。於一實施例中，該複數個封閉式流道101具體為一根根的中空長形管體，以設於該反應槽主體10內且貫通該反應槽主體10之上端面102與下端面103，另本發明並不限制該複數個封閉式流道101之數量。
該上封蓋11具有一進口端111及連通該進口端111之凹部112。該上封蓋11係利用該凹部112套設於該反應槽主體10之上端面102，俾使該進口端111連通該反應槽主 體10之該複數個封閉式流道101。
該下封蓋12亦具有一出口端121及連通該出口端121之凹部122。該下封蓋12係利用該凹部122套設於該反應槽主體10之下端面103，俾使該出口端121連通該反應槽主體10之該複數個封閉式流道101。
該第一導流板13係設於該上封蓋11與該反應槽主體10之間，即第一導流板13接置該反應槽主體10之上端面102且位於該上封蓋11之凹部112中，俾使該上封蓋11利用該凹部112套設於該反應槽主體10之上端面102之時，同時夾置該第一導流板13。而該第一導流板13係用以將從該進口端111所注入的前驅物14均勻地導入該複數個封閉式流道101內。
於本第一實施例中，該封閉式流道反應槽系統1更包括二個O型環15。該二個O型環15係分別設於該反應槽主體10與該上封蓋11之間，以及該反應槽主體10與該下封蓋12之間，其目的係為了增加上封蓋11或下封蓋12套設於該反應槽主體10後的密封度，使該封閉式流道101處於真空環境(<760Torr)。
於本第一實施例中，請同時參閱第1A至1D圖，該第一導流板13包括導流板本體130、複數個通孔133以及複數個導槽134。該導流板本體130具有上表面131及相對於該上表面131之下表面132，而該複數個通孔133係貫穿該導流板本體130之上表面131及下表面132，另該複數個導槽134則凹陷並形成於該導流板本體130之上表面 131上。如第1B圖所示，該複數個導槽134係從該導流板本體130之中心向外延伸至該複數個通孔133所形成，而呈現放射狀排列以連通該複數個通孔133，而位於該導流板本體130中心的複數個通孔133之一端則可連通該上封蓋11之進口端111。
於本第一實施例中，該第一導流板13更包括形成於該導流板本體130之上表面131呈現圓形的導槽136，以連通該複數個導槽134，且該導槽136之位置係相對於該上封蓋11之進口端111。
於本第一實施例中，該複數個導槽134係以平行於該導流板本體130之上表面131之方式所形成，也就是該複數個導槽134係平行於該導流板本體130之上表面131，亦可以其他方式(如傾斜、由深漸淺)來形成，本發明並不以此為限。
藉由本發明之封閉式流道反應槽系統1及其所搭配之第一導流板13，當前驅物14從上封蓋11之進口端111注入時，先抵達導流板13之圓形之導槽136，接著即分流至各導槽134，並沿著導入方向135而流入通孔133中，進而能夠均勻地導入該複數個封閉式流道101內。
於本發明之另一實施例中，請參閱第2A至2D圖，該第一導流板13之複數個導槽134呈現魚骨狀排列，且複數個通孔133除了連通該複數個導槽134之末端外，亦可連通該複數個導槽134之其他位置，本發明並不以此為限。本實施例中其他元件之敘述相同於前述之第一實施例，於 此不再贅述。
再於本發明之一實施例中，請參閱第3A至3E圖，該封閉式流道反應槽系統1可搭配二個導流板，即包括第一導流板13及第二導流板16。該第一導流板13及第二導流板16皆設於該上封蓋11與該反應槽主體10之間，以上封蓋11、第一導流板13、第二導流板16、反應槽主體10之順序設置。其中，該第一導流板13之結構特徵相較於前第一實施例，僅為導槽134呈現十字狀排列的結構改良，而本實施例中除第二導流板16外的其他元件之敘述已如前第一實施例中所述，於此不再贅述。以下進一步敘述本實施例與前第一實施例中的不同處。
該第二導流板16包括導流板本體160、複數個通孔163及複數個導槽164。該導流板本體160具有上表面161及相對於該上表面161之下表面162。該複數個通孔163係貫穿該導流板本體160之上表面161及下表面162，且該複數個通孔163之位置係對應該複數個封閉式流道101之位置。該複數個導槽164則凹陷並形成於該導流板本體160之上表面161上，且該複數個導槽164之位置則要搭配第一導流板13之複數個通孔133之位置，以使前驅物14經第一導流板13分流後，從第一導流板13之複數個通孔133再流至第二導流板16之複數個導槽164，進而透過複數個通孔163均勻地導入複數個封閉式流道101中。其中，第二導流板16之導槽164數量大於第一導流板13之導槽134數量，以達到二次分流及將前驅物更均勻地導向更多封閉 式流道之功效。然而，本發明並不限制導流板之數量，亦不限制導流板上複數個導槽之呈現形狀，例如，如第3B至3E圖所示，第一導流板13及第二導流板16上複數個導槽134、164係呈現十字狀排列，亦可呈現如第3F圖所示之放射狀排列，本發明並不以此為限。本實施例之主要精神在於如第3A圖所示之複數導流板所具備之二次分流的功效。
於本發明之第二實施例中，請參閱第4A、4B、4C、4D圖，該第一導流板13包括導流板本體130、通孔133以及複數個導槽134。本實施例中之封閉式流道反應槽系統1除了上封蓋11的進口端111並非位於正中央外，該進口端111之開口方向可平行於該上封蓋11之軸向即可(即側邊進氣)，其餘技術內容皆相同於前述之封閉式流道反應槽系統，於此不再贅述。
該導流板本體130具有上表面131及相對於該上表面131之下表面132。該通孔133係貫穿該導流板本體130之上表面131及下表面132。而該複數個導槽134則凹陷並形成於該導流板本體130之下表面132上。第一導流板13係接置於反應槽主體10及上封蓋11之間，各該複數個導槽134之一端係分別連通該反應槽主體10之複數個封閉式流道101之對應流道，而各該複數個導槽134之另一端則集中連通該通孔133，使得該複數個導槽134於該導流板本體130之下表面132上呈現放射性排列(如第4C圖所示)。於另一實施例中，該複數個導槽134於該導流板本體 130之下表面132上亦可呈現魚骨狀排列(如第4C’圖所示)或是其他形狀的排列，本發明並不限制複數個導槽的排列方式。
於本實施例中，該通孔133係位於第一導流板13之導流板本體130之中心點，另該複數個導槽134可平行於該導流板本體130之下表面132而形成，也就是該複數個導槽134可平行於該導流板本體130之下表面132，或是以其深度從連通該通孔133至連通該複數個封閉式流道101由深漸變至淺來形成，也就是各該複數個導槽134的深度從連通該通孔133之一端朝連通該複數個封閉式流道101之對應流道之一端之方向遞減，本揭露並不以此為限。
於本實施例中，如第4B圖所示，該第一導流板13更包括形成於導流板本體130之上表面131的具有聚流功能的導槽136，該導槽136連通該通孔133，且自該通孔133向外延伸而呈扇形，以使前驅物能依據導入方向135而集中至通孔133處。另該導槽136之位置係相對於該上封蓋11之進口端111，本發明並不限制該導槽136及該上封蓋11之進口端111的位置。
於另一實施例中，如第4B’圖所示，該第一導流板13更包括形成於導流板本體130之上表面131的至少二導槽136。不同於如第4B圖所示導槽136為扇形，本第4B’圖所示之導槽136為長條形溝槽，且自該第一導流板13邊緣線性延伸至該通孔133。該二導槽136用以提供A-P-B-P原子層沉積製程中A與B前驅物集中至通孔133處之獨立 路徑，避免A與B前驅物之間反應。但本發明並不限制導槽136之位置及數量。
另本發明之封閉式流道反應槽10中上封蓋11之進口端111的開口方向亦不作限制。如第4A圖所示之第二實施例，該進口端111之開口方向係平行於該上封蓋11之軸向，即該進口端111係開設於該上封蓋11具有凹部112之表面的相對面上；如第5圖所示之第三實施例，該進口端111之開口方向亦可平行於該上封蓋11之徑向，即該進口端111係開設於該上封蓋11之側面。本第三實施例除了進口端111之開口方向不同外，其餘技術內容皆相同於前述之封閉式流道反應槽系統，於此不再贅述。
於本發明之其他實施例中，如第6A至7B圖所示，本發明之封閉式流道反應槽系統復包括聚流板17。該聚流板17包括聚流板本體170及通孔173。該聚流板本體170具有上表面171及相對於該上表面171之下表面172，該通孔173係貫穿該聚流板本體170之上表面171及下表面172且位於該聚流板本體170之中心點，且該聚流板17係設於該第一導流板13與該上封蓋11之間。該聚流板17之聚流板本體170之上表面171形成有至少一連通該通孔173之導槽176，導槽176之形式可為自通孔173向外延伸而呈扇形，或是自該聚流板17邊緣線性延伸至該通孔173之長條形溝槽，且導槽176之位置係相對於該上封蓋11之進口端111。
換言之，本實施例即是將第二、三實施例中第一導流 板13之上表面131之導槽136結構另外獨立成聚流板17，如此一來即可搭配前述第一實施例中之第一導流板13、第二導流板16或二者之組合來均勻地導入前驅物，並使上封蓋11之進口端11位置不受限必須位於上封蓋11之正中央，僅需讓進口端11之開口方向平行於該上封蓋11之軸向即可。另聚流板17可不需於聚流板本體170之上表面171形成導槽176，僅具有通孔173之結構亦可，或該聚流板17可搭配如第4A圖所示本體下表面凹陷形成有複數個第一導槽，但於本體上表面未形成有第二導槽之第一導流板，甚或是複數第一導槽貫通本體之第一導流板，本領域技術人員應可理解聚流板17之主要功用為聚流，自可任意搭配前述各種態樣之導流板(例如前述第4A圖或第5圖所述實施例之側邊進氣之導流板設計)，以達前驅物均勻導入之功效，本發明並不限制前述導流板之間的搭配形式。
請參閱第8A至8C圖，當能瞭解本發明之封閉式流道反應槽系統確具薄膜鍍覆具均勻性之功效。於第8A至8C圖中，係以色彩灰階漸變之方式來表現薄膜鍍覆是否均勻，色彩灰階漸變越多，代表薄膜鍍覆不均勻；色彩灰階漸變越少，代表薄膜鍍覆均勻。第8A圖係未使用載流氣體及導流板輸送的ALD系統所呈現的薄膜照片，其顏色變化顯示薄膜鍍覆厚度變化；第8B圖係使用載流氣體但未使用導流板輸送的ALD系統所呈現的薄膜照片；第8C圖係使用載流氣體且使用本發明之導流板輸送的ALD系統所呈現的薄膜照片。
本實驗例係成長五氧化二鉭(Ta2O5)於矽(Si)基板上，矽基板長度約10公分，而工作參數如下表所示：
依據第8A至8C圖可知，第8C圖中使用載流氣體且使用本發明之導流板輸送的ALD系統所呈現的Ta2O5薄膜鍍覆均勻性，明顯較第8A、8B圖均勻。
請參閱第9圖，係為使用載流氣體且使用本發明之導流板輸送的ALD系統成長二氧化鈦(TiO2)薄膜於聚楓(PSF)中空纖維模板之照片及SEM圖，其工作參數如下表所示：
由第9圖可知，使用載流氣體且使用本發明之導流板輸送的ALD系統能夠均勻成長二氧化鈦(TiO2)在中空奈米微孔纖維模板上，不論是該中空奈米微孔纖維模板之上、中、下段，均具有極佳的薄膜沉積覆蓋性與均勻性。
藉由本發明之封閉式流道反應槽系統並搭配前述之導流板之設計，能夠使前驅物被均勻地導入封閉式流道反應槽系統中的複數個封閉式流道中，可增加前驅物分子碰撞基板來增加其反應性，進而縮短脈衝時間，並可提升前驅物擴散效率及薄膜快速成長速率，同時降低前驅物之使用量以降低製程成本，面對高深寬比的奈米結構基板，更具可均勻鍍覆薄膜的功效。此外，本發明亦可應用至低蒸氣壓前驅物的ALD製程中。
上述實施形態僅為例示性說明本發明之技術原理、特點及其功效，並非用以限制本發明之可實施範疇，任何熟習此技術之人士均可在不違背本發明之精神與範疇下，對上述實施形態進行修飾與改變。然任何運用本發明所教示內容而完成之等效修飾及改變，均仍應為下述之申請專利範圍所涵蓋。而本發明之權利保護範圍，應如下述之申請專利範圍所列。
1‧‧‧封閉式流道反應槽系統
10‧‧‧反應槽主體
101‧‧‧封閉式流道
102‧‧‧上端面
103‧‧‧下端面
11‧‧‧上封蓋
111‧‧‧進口端
112‧‧‧凹部
12‧‧‧下封蓋
15‧‧‧O型環
121‧‧‧出口端
122‧‧‧凹部
13‧‧‧第一導流板
130‧‧‧導流板本體
131‧‧‧上表面
132‧‧‧下表面
133‧‧‧通孔
134‧‧‧導槽
14‧‧‧前驅物
135‧‧‧導入方向

Claims (29)

  1. 一種具導流板之封閉式流道反應槽系統，包括：設有複數個封閉式流道之反應槽主體；具有一進口端之上封蓋，係設於該反應槽主體之一端，且該進口端連通該複數個封閉式流道；具有一出口端之下封蓋，係相對於該上封蓋而設於該反應槽主體之另一端，且該出口端連通該複數個封閉式流道；至少二個O型環，係分別設於該反應槽主體與該上封蓋之間或該反應槽主體與該下封蓋之間之至少一者，以增加密封度；以及第一導流板，係設於該上封蓋與該反應槽主體之間，以藉該第一導流板將從該進口端所注入的前驅物均勻地導入該複數個封閉式流道內；其中，該第一導流板包括：導流板本體，具有上表面及相對於該上表面之下表面；複數個通孔，係貫穿該導流板本體之上表面及下表面；以及複數個導槽，係凹陷並形成於該導流板本體之上表面上，且該複數個導槽係連通該複數個通孔及該上封蓋之進口端。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之具導流板之封閉式流道反應槽系統，其中，該第一導流板更包括形成於該導 流板本體之上表面的圓形導槽，該圓形導槽連通該複數個導槽，且該圓形導槽之位置係相對於該上封蓋之進口端。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之具導流板之封閉式流道反應槽系統，其中，該複數個導槽係平行於該導流板本體之上表面。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之具導流板之封閉式流道反應槽系統，其中，該複數個導槽呈現放射狀排列。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之具導流板之封閉式流道反應槽系統，其中，該複數個導槽呈現魚骨狀排列。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之具導流板之封閉式流道反應槽系統，復包括第二導流板，該第二導流板包括：導流板本體，具有上表面及相對於該上表面之下表面；複數個通孔，係貫穿該導流板本體之上表面及下表面；以及複數個導槽，係凹陷並形成於該導流板本體之上表面上；其中，該第二導流板係設於該第一導流板與該反應槽主體之間，且該第二導流板之導槽數量大於該第一導流板之導槽數量。
  7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項所述之具導流板之封閉式流道反應槽系統，復包括聚流板，該聚流板包括： 聚流板本體，具有上表面及相對於該上表面之下表面；以及通孔，係貫穿該聚流板本體之上表面及下表面且位於該聚流板本體之中心點；其中，該聚流板係設於該第一導流板與該上封蓋之間。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之具導流板之封閉式流道反應槽系統，其中，該聚流板本體之上表面形成有至少一連通該通孔之導槽。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之具導流板之封閉式流道反應槽系統，其中，該聚流板本體之上表面之導槽自該通孔向外延伸而呈扇形。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之具導流板之封閉式流道反應槽系統，其中，該聚流板本體之上表面之導槽之數量為至少二個以上，且該聚流板本體之上表面之導槽自該聚流板邊緣線性延伸至該通孔。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之具導流板之封閉式流道反應槽系統，其中，該聚流板本體之上表面之導槽之位置係相對於該上封蓋之進口端。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之具導流板之封閉式流道反應槽系統，其中，該進口端之開口方向平行於該上封蓋之軸向。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之具導流板之封閉式流道反應槽系統，其中，該進口端之開口方向平行於該上 封蓋之徑向。
  14. 一種具導流板之封閉式流道反應槽系統，包括：設有複數個封閉式流道之反應槽主體；具有一進口端之上封蓋，係設於該反應槽主體之一端，且該進口端連通該複數個封閉式流道；具有一出口端之下封蓋，係相對於該上封蓋而設於該反應槽主體之另一端，且該出口端連通該複數個封閉式流道；至少二個O型環，係分別設於該反應槽主體與該上封蓋之間或該反應槽主體與該下封蓋之間之至少一者，以增加密封度；以及第一導流板，係設於該上封蓋與該反應槽主體之間，以藉該第一導流板將從該進口端所注入的前驅物均勻地導入該複數個封閉式流道內；其中，該第一導流板包括：導流板本體，具有上表面及相對於該上表面之下表面；通孔，係貫穿該導流板本體之上表面及下表面；以及複數個導槽，係凹陷並形成於該導流板本體之下表面上，且各該複數個導槽之一端係分別連通該反應槽主體之複數個封閉式流道之對應流道，各該複數個導槽之另一端係集中連通該通孔，俾使該複數個導槽呈現放射狀或魚骨狀排列。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之具導流板之封閉式流道反應槽系統，其中，該通孔係位於該導流板本體之中心點。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之具導流板之封閉式流道反應槽系統，其中，各該複數個導槽的深度從連通該通孔之一端朝連通該複數個封閉式流道之對應流道之一端之方向遞減。
  17. 如申請專利範圍第14項所述之具導流板之封閉式流道反應槽系統，其中，該第一導流板更包括形成於該導流板本體之上表面之導槽，該導流板本體之上表面之導槽連通該通孔，且該導流板本體之上表面之導槽自該通孔向外延伸而呈扇形。
  18. 如申請專利範圍第14項所述之具導流板之封閉式流道反應槽系統，其中，該導流板本體之上表面形成自該第一導流板邊緣線性延伸至該通孔之至少二導槽。
  19. 如申請專利範圍第17或18項所述之具導流板之封閉式流道反應槽系統，其中，該導流板本體之上表面之導槽之位置係相對於該上封蓋之進口端。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之具導流板之封閉式流道反應槽系統，其中，該進口端之開口方向平行於該上封蓋之軸向。
  21. 如申請專利範圍第19項所述之具導流板之封閉式流道反應槽系統，其中，該進口端之開口方向平行於該上封蓋之徑向。
  22. 如申請專利範圍第14項所述之具導流板之封閉式流道反應槽系統，復包括第二導流板，該第二導流板包括：導流板本體，具有上表面及相對於該上表面之下表面；複數個通孔，係貫穿該導流板本體之上表面及下表面；以及複數個導槽，係凹陷並形成於該導流板本體之上表面上；其中，該第二導流板係設於該第一導流板與該反應槽主體之間，且該第二導流板之導槽數量大於該第一導流板之導槽數量。
  23. 如申請專利範圍第14至18或22項中任一項所述之具導流板之封閉式流道反應槽系統，復包括聚流板，該聚流板包括：聚流板本體，具有上表面及相對於該上表面之下表面；以及通孔，係貫穿該聚流板本體之上表面及下表面且位於該聚流板本體之中心點；其中，該聚流板係設於該第一導流板與該上封蓋之間。
  24. 如申請專利範圍第23項所述之具導流板之封閉式流道反應槽系統，其中，該聚流板本體之上表面形成有至少一連通該通孔之導槽。
  25. 如申請專利範圍第24項所述之具導流板之封閉式流道 反應槽系統，其中，該聚流板本體之上表面之導槽自該通孔向外延伸而呈扇形。
  26. 如申請專利範圍第24項所述之具導流板之封閉式流道反應槽系統，其中，該聚流板本體之上表面之導槽之數量為至少二個以上，且該聚流板本體之上表面之導槽自該聚流板邊緣線性延伸至該通孔。
  27. 如申請專利範圍第24項所述之具導流板之封閉式流道反應槽系統，其中，該聚流板本體之上表面之導槽之位置係相對於該上封蓋之進口端。
  28. 如申請專利範圍第27項所述之具導流板之封閉式流道反應槽系統，其中，該進口端之開口方向平行於該上封蓋之軸向。
  29. 如申請專利範圍第27項所述之具導流板之封閉式流道反應槽系統，其中，該進口端之開口方向平行於該上封蓋之徑向。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI498450B (zh) * 2012-11-22 2015-09-01 Nat Applied Res Laboratories Closed flow channel reaction tank system for manufacturing catalyst or support material

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014158457A1 (en) * 2013-03-12 2014-10-02 Applied Materials, Inc. Indexed gas jet injector for substrate processing system
TW201512452A (zh) * 2012-11-22 2015-04-01 Nat Applied Res Laboratories 封閉式流道反應槽系統及其製造觸媒或支撐材料的方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2714076B1 (fr) * 1993-12-16 1996-03-15 Europ Propulsion Procédé de densification de substrats poreux par infiltration chimique en phase vapeur de carbure de silicium.
US6093252A (en) * 1995-08-03 2000-07-25 Asm America, Inc. Process chamber with inner support
TW356554B (en) * 1995-10-23 1999-04-21 Watkins Johnson Co Gas injection system for semiconductor processing
US6245192B1 (en) * 1999-06-30 2001-06-12 Lam Research Corporation Gas distribution apparatus for semiconductor processing
US7025056B2 (en) * 2001-05-10 2006-04-11 Vectura Delivery Devices Limited Assymetric inhaler
US7976898B2 (en) * 2006-09-20 2011-07-12 Asm Genitech Korea Ltd. Atomic layer deposition apparatus
US20080081114A1 (en) * 2006-10-03 2008-04-03 Novellus Systems, Inc. Apparatus and method for delivering uniform fluid flow in a chemical deposition system
US7959973B2 (en) * 2006-11-29 2011-06-14 Honeywell International Inc. Pressure swing CVI/CVD
JP5268766B2 (ja) * 2009-04-23 2013-08-21 Ｓｕｍｃｏ Ｔｅｃｈｘｉｖ株式会社 成膜反応装置及び成膜基板製造方法
US20110308458A1 (en) * 2010-06-21 2011-12-22 Semes Co., Ltd. Thin Film Deposition Apparatus
KR20140107758A (ko) * 2013-02-28 2014-09-05 삼성전자주식회사 반응 부산물 처리기 및 반응 부산물의 처리방법과 반응 부산물 처리기를 구비하는 반도체 소자 제조설비

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201512452A (zh) * 2012-11-22 2015-04-01 Nat Applied Res Laboratories 封閉式流道反應槽系統及其製造觸媒或支撐材料的方法
WO2014158457A1 (en) * 2013-03-12 2014-10-02 Applied Materials, Inc. Indexed gas jet injector for substrate processing system

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