TWM466925U

TWM466925U - 一種帶有控溫裝置的氣體噴淋裝置以及真空處理裝置

Info

Publication number: TWM466925U
Application number: TW101225588U
Authority: TW
Inventors: Yong Jiang; Ning Zhou
Original assignee: Advanced Micro Fab Equip Inc
Priority date: 2012-05-29
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2013-12-01
Also published as: CN202610325U

Description

一種帶有控溫裝置的氣體噴淋裝置以及真空處理裝置

本創作涉及有機金屬化學氣相沉積(Metal Organic Chemical Vapor Deposition，簡稱MOCVD)裝置，更具體地，涉及一種用於有機金屬化學氣相沉積裝置中的氣體噴淋結構。

有機金屬化學氣相沉積是製備半導體薄膜器件的一種關鍵工藝，包括各種微電子器件、薄膜光伏電池、發光二極體，都離不開MOCVD工藝。MOCVD的基本生長過程是，將反應氣體從氣源引入反應腔室，利用以加熱器加熱的襯底引發化學反應，從而在基片上生成單晶或多晶薄膜。在MOCVD過程中，薄膜生長所需要的反應物依靠氣體運輸(流動和擴散)到達生長表面，在運輸過程的同時還發生著化學反應，最終生長粒子通過吸附和表面反應，結合進薄膜晶格。

氣體噴淋頭用於將不同的反應氣體(比如第一反應氣體和第二反應氣體)送入反應腔室，在現有工藝中，一般氣體噴淋頭都設有一個貼合于其下方的水冷隔熱板用於隔絕加熱器產生的熱量、抑制氣體流道因劇烈的溫度變化而引起的熱變形，並且也可以防止氣體由於高溫提前分解。

圖1示出了根據現有技術的所述氣體噴淋裝置1的縱截面結構示意圖。具體地，氣體噴淋頭10和冷卻隔熱板20成相互獨立型結構設計。氣體噴淋頭10包括第二氣體腔102、至少一個第一氣體流道11以及至少一個第二氣體流道12，氣體噴淋頭10上方設有第一氣體腔(附圖未示出)；其中，第二氣體腔102用於將第二反應氣體以與第一反應氣體不同的流道注入反應腔室；所述冷卻隔熱板20包括第一配套通孔201以及第二配套通孔202，所述第一配套通孔201以及第二配套通孔202均貫通所述冷卻隔熱板20設置；所述第一配套通孔201與所述第一氣體流道11相匹配，用以使所述第一氣體流道11內的氣體流過所述冷卻隔熱板20。所述第二配套通孔202與所述第二氣體流道相匹配，用以使所述第二氣體流道12內的氣體流過所述冷卻隔熱板20。並且優選地，所述第一氣體流道11與所述第二氣體流道12之間平行並互相間隔開，所述第一配套通孔201與所述第二配套通孔202之間也平行並互相間隔開。所述冷卻隔熱板20上還包括冷卻液通道203，用於注入冷卻液以抑制第一、第二氣體流道11、12因溫度引起的形變。

所述水冷隔熱板雖然能夠起到對氣體噴淋頭進行控溫的目的，但是較低的溫度也會反應產物在氣體噴淋頭的下表面沉積並形成污染，因此如何解決氣體噴淋頭在起到控溫目的的同時又減少其下表面沉積而形成的污染就成了一個十分必要的問題。

針對現有技術中的缺陷，本創作的目的是提供一種帶有控溫裝置的氣體噴淋裝置。

根據本創作的一個方面，提供一種帶有控溫裝置的氣體噴淋裝置，用於向反應腔室導入反應氣體以引起化學氣相沉積反應，包括：氣體噴淋頭、第一氣體腔和第二氣體腔，以及至少一個第一氣體流道，自所述第一氣體腔向下貫通至所述反應腔室，用於將來自於所述第一氣體腔的第一反應氣體導入所述反應腔室；至少一個第二氣體流道，自所述第二氣體腔向下貫通至所述反應腔室，與所述第一氣體流道平行並分開設置，用於將來自於所述第二氣體腔的第二反應氣體導入所述反應腔室；其特徵在於，還包括：與所述氣體噴淋頭的下表面隔開設置的吸熱板，用於吸收來自反應腔室內部的熱量，所述吸熱板設置有與所述第一氣體流道以及第二氣體流道相匹配的氣體流通單元，使所述反應氣體通過所述氣體流通單元在反應腔室內部進行反應。

優選地，所述吸熱板平行於所述氣體噴淋頭的下表面，並且其面積與所述氣體噴淋頭的橫截面面積相適應，從而覆蓋住整個所述氣體噴淋頭的下表面，所述第一氣體腔內的氣體與所述第二氣體腔內的氣體在所述吸熱板的下方混合。

優選地，所述氣體流通單元包括與所述第一氣體流道和第二氣體流道的數量相匹配的第一通孔，所述第一通孔的尺寸大於所述第一氣體流道、第二氣體流道以及相鄰的兩個所述第一氣體流道與第二氣體流道之間的氣體噴淋頭的尺寸總和；並且，所述第一氣體流道貫穿延伸出所述第一通孔。

優選地，所述第二氣體流道位於所述吸熱板的上方。

優選地，所述第二氣體流道貫穿延伸出所述第一通孔。

優選地，所述氣體流通單元包括與所述第一氣體流道和第二氣體流道的數量相匹配的第一通孔，所述第一通孔的尺寸大於所述第一氣體流道、第二氣體流道以及相鄰的兩個所述第一氣體流道與第二氣體流道之間的氣體噴淋頭的尺寸總和；並且，所述第二氣體流道貫穿延伸出所述第一通孔，所述第一氣體流道位於所述吸熱板的上方。

優選地，所述第一氣體流道貫穿延伸出所述第一通孔。

優選地，所述氣體流通單元包括第二通孔以及第三通孔，所述第二通孔對應所述第一氣體流道設置於所述氣體噴淋頭的下方，所述第一氣體流道貫穿延伸出所述第二通孔；所述第三通孔對應所述第二氣體流道設置於所述氣體噴淋頭的下方，所述第二氣體流道貫穿延伸出所述第三通孔。

優選地，所述吸熱板由SiC材料製成。

根據本創作的另一個方面，還提供一種真空處理裝置，其包括：對被處理基板進行蝕刻的反應室；其特徵在於，還包括配置於所述反應室內的上部的根據權利1~6中任一項所述法拉第遮罩裝置。

本創作通過提供一種帶有控溫裝置的氣體噴淋頭，其通過在氣體噴淋頭的下方隔開設置一塊SiC材料製成的吸熱板遮罩反應腔下部反應區域的高溫輻射，吸熱板在反應過程中保持高溫所以不會有大量的沉積物，而且吸熱板也不與上方的氣體噴淋頭直接固定連接所以也不會造成氣體流道變形，氣體噴淋頭仍然保持相對低溫。

10‧‧‧氣體噴淋頭

102‧‧‧第二氣體腔

11‧‧‧第一氣體流道

12‧‧‧第二氣體流道

20‧‧‧冷卻隔熱板

201‧‧‧第一配套通孔

202‧‧‧第二配套通孔

203‧‧‧冷卻液通道

3‧‧‧吸熱板3

30‧‧‧氣體流通單元

301‧‧‧第一通孔

302‧‧‧第二通孔

303‧‧‧第三通孔

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本創作的其他特徵、目的和優點將會變得更明顯：圖1示出根據現有技術的所述氣體噴淋裝置的縱截面結構示意圖；圖2示出根據本創作的第一實施例的所述氣體噴淋裝置1的縱截面的局部結構示意圖；圖3示出根據本創作的第二實施例的所述氣體噴淋裝置1的縱截面的局部結構示意圖；圖4示出根據本創作的第三實施例的所述氣體噴淋裝置1的縱截面的局部結構示意圖；圖5示出根據本創作的第四實施例的所述氣體噴淋裝置1的縱截面的局部結構示意圖；以及圖6示出根據本創作的第一實施例的所述氣體噴淋裝置的結構示意圖。

下面結合附圖，對本創作的具體實施方式作進一步的詳細說明。

圖2示出了根據本創作的第一實施例的所述氣體噴淋裝置1的縱截面局部結構示意圖。具體地，所述氣體噴淋裝置1主要應用於有機金屬化學氣相沉積(MOCVD)的工藝中，其包括氣體噴淋頭10、第一氣體腔(附圖中未示出)和第二氣體腔102，以及第一氣體流道11、第二氣體流道12。其中，所述第一氣腔設置於所述氣體噴淋頭10上方，並且連通於第一氣體流道11。所述第一氣體流道11自所述第一氣體腔向下貫通至反應腔室(附圖中未示出)，用於將來自於所述第一氣體腔的第一反應氣體導入反應腔室；所述第二氣體流道12自所述第二氣體腔102向下貫通至反應腔室，與所述第一氣體流道11平行並分開設置，用於將來自於所述第二氣體腔102的第二反應氣體導入所述反應腔室。圖2所示的氣體噴淋裝置1示出了所述氣體噴淋頭10、一個所述第一氣體流道11以及一個第二氣體流道12，可以理解的是，所述氣體噴淋裝置1優選地包括多個所述第一氣體流道11以及多個所述第二氣體流道12，在此不予贅述。

進一步地，所述氣體噴淋裝置1還包括與所述氣體噴淋頭10的下表面隔開設置的吸熱板3，所述吸熱板3用於吸收來自反應腔室內部的熱量。具體地，所述吸熱板3平行於所述氣體噴淋頭10的下表面，並且其面積與所述氣體噴淋頭10的橫截面面積相適應，從而覆蓋住整個所述氣體噴淋頭10的下表面，所述第一氣體腔內的氣體與所述第二氣體腔102內的氣體在所述吸熱板3的下方混合。更具體地，所述吸熱板3設置有與所述第一氣體流道11以及第二氣體流道12相匹配的氣體流通單元30，使所述第一反應氣體以及第二反應氣體通過所述氣體流道單元30在反應腔室內部進行反應。

進一步地，所述吸熱板3優選地由SiC材料製成，使用SiC材料可以有效地遮罩反應區域的高溫輻射，從而將熱量均吸收至所述吸熱板3上，並且由於所述吸熱板3的高溫，其表面也不會有大量的沉積物，進而減少所述吸熱板3的清洗週期，此處不予贅述。

進一步地，在一個優選例中，所述氣體流通單元30包括若干第一通孔301，所述第一通孔301的數量與所述第一氣體流道11或所述第二氣體流道12的數量相一致，從而使每個所述第一氣體流道11以及第二氣體流道12內部的反應氣體通過所述吸熱板3。具體地，所述第一通孔301的尺寸大於所述第一氣體流道11、第二氣體流道12以及相鄰的兩個第一氣體流道11與第二氣體流道12之間的所述氣體噴淋頭10的尺寸總和。其中，所述第一氣體流道11貫穿延伸出所述第一通孔301使所述第一氣體流道11內的第一反應氣體直接沿所述第一氣體流道11通向所述吸熱板3下方的反應腔室；而所述第二氣體流道12位於所述吸熱板3的上方，所述第二氣體流道12可以從所述第一通孔301中通過所述第二氣體氣體腔102內的第二反應氣體。進而所述第一反應氣體與所述第二反應氣體在所述吸熱板3的下方混合反應，此處不予贅述。

圖3示出了根據本創作的第二實施例的，所述氣體噴淋裝置1的縱截面局部結構示意圖。本實施例可以理解為上述圖2的一個變化例。具體地，所述第二氣體流道12由所述第二氣體腔102中向下貫穿所述氣體噴淋頭10並延伸出所述第一通孔301，而所述第一氣體流道11也貫穿延伸出所述第一通孔301，即在同一個第一通孔301中同時延伸出相鄰的兩個所述第一氣體流道11與第二氣體流道12，由於所述第一氣體流道11與所述第二氣體流道12為互相分離的設置，因此所述第一反應氣體與所述第二反應氣體同樣能夠在所述吸熱板3的下方混合反應。本領域技術人員理解，圖3所示變化例並不影響本創作的實質內容，此處不予贅述。

圖4示出了根據本創作的第三實施例的，所述氣體噴淋裝置1的縱截面局部結構示意圖。本實施例可以理解為上述圖2的另一個變化例。具體地，所述第二氣體流道12由所述第二氣體腔102中向下貫穿所述氣體噴淋頭10並延伸出所述第一通孔301，而所述第一氣體流道11位於所述吸熱板3的上方，由於所述第二氣體流道12直接將第二反應氣體通向所述吸熱板3的下方，而所述第一氣體流道11中的第一反應氣體可以從所述第一通孔301中通過所述吸熱板3，因此所述第一反應氣體與所述第二反應氣體同樣能夠在所述吸熱板3的下方混合反應。本領域技術人員理解，圖4所示實施例並不影響本創作的實質內容，此處不予贅述。

圖5示出了根據本創作的第四實施例的，所述氣體噴淋裝置1的縱截面局部結構示意圖。本實施例可以理解為上述圖3的一個變化例。具體地，所述吸熱板3的氣體流道單元30包括第二通孔302以及第三通孔303，所述第二通孔302與所述第一氣體流道11相適應，其與所述第一氣體流道11對應設置，所述第三通孔303與所述第二氣體流道12相適應，其與所述第二氣體流道12對應設置。更具體地，所述第一氣體流道11貫穿延伸出所述第二通孔302，所述第二氣體流道12貫穿延伸出所述第三通孔303，從而所述第一氣體流道11內的第一反應氣體與所述第二氣體流道12內的第二反應氣體可以在所述吸熱板3的下方混合反應。本領域技術人員理解，圖5所示實施例並不影響本創作的實質內容，此處不予贅述。

圖6示出了根據本創作的第一實施例的所述氣體噴淋裝置的結構示意圖。具體地，所述吸熱板3位於所述氣體噴淋頭10的下方，所述吸熱板3與所述氣體噴淋頭10的下表面相隔開設施，以避免所述吸熱板3上的熱量影響到所述氣體噴淋頭10而使所述第一氣體流道11與所述第二氣體流道12產生熱變形。進一步地，在圖6所示的優選例中，所述吸熱板3與所述氣體噴淋頭10平行設置，其尺寸與所述氣體噴淋頭10相適應，從而遮住整個所述氣體噴淋頭10的下表面。更具體地，所述氣體噴淋裝置1包括多個所述第一氣體流道11以及多個第二氣體流道12(圖6中未示出，可參考圖1)，所述吸熱板3包括氣體流通裝置30，所述氣體流通裝置30為多個第一通孔301，並且每個所述第一通孔301的尺寸大於一個所述第一氣體流道11、一個第二氣體流道12以及相鄰的兩個第一氣體流道11與第二氣體流道12之間的所述氣體噴淋頭10的尺寸總和，所述第一氣體流道11貫穿延伸出所述第一通孔301，所述第二氣體流道12位於所述吸熱板3的上方，進而所述第一反應氣體從所述第一氣體流道11中直接流向所述吸熱板3的下方，與從所述第一通孔301處通過的所述第二反應氣體混合發生反應，此處不予贅述。

以上對本創作的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本創作並不局限於上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的範圍內做出各種變形或修改，這並不影響本創作的實質內容。