專利名稱：氣體分布噴灑模塊與鍍膜設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種鍍膜技術，且尤其涉及一種氣體分布噴灑模塊(gasdistribution shower module)與鍍膜設備。
背景技術：
隨著鍍膜工藝的進步，在化學氣相沉積(CVD)的鍍膜過程中，如何能夠均勻噴灑氣體到CVD腔體中已成為鍍膜設備的設計重點之一。目前以CVD鍍膜設備中的噴灑頭 (shower head)是最常用來改善氣體均勻度的構件。而一般噴灑頭的設計方式，如圖1所示。在CVD腔體100中有一金屬圓板狀的噴灑頭102，其中鉆有許多對稱氣孔104，其目的是為了使氣體自入氣口 106經過噴灑頭102之后，能夠均勻噴灑到其底下基板座108上所放置的基板110。但是噴灑頭102中所鉆的氣孔104越深，材料與加工制造成本就會增加。所以為了避免成本增加，則以增加緩沖區200的方式，將一開始進到入氣口 106的氣體先經緩沖區 200穩定后，在經由噴灑頭102均勻出氣，如圖2所示。由于圖1與圖2的CVD鍍膜設備都是在低流量的情況下鍍膜，一旦鍍膜工藝使用在高流量時，分別只以一層緩沖區200與一個噴灑頭102是不夠的。這是因為進氣面積是固定的，而流量快則氣體速度就會變快，造成噴灑頭102中間部分速度較快，而兩側的速度慢，如圖2中的箭頭所示。因此，圖2的CVD鍍膜設備將導致氣體累積在基板110中間的位置，導致沉積在基板110的膜厚不均勻。為了預防氣體流量不一致的狀況，有類似美國專利US 7，2700，713的氣體擴散板組件被提出。請參照圖3，這種氣體擴散板組件300包括一擴散板302、一調整板304與一襯板306。在擴散板302、調整板304與襯板306中有氣體通道308。在這件美國專利中，氣體通道308是由一大氣孔310、一小氣孔312、一喇叭狀端314、另一大氣孔316和另一喇叭狀端318所構成。其中，小氣孔312與大氣孔310、316耦接，以便允許足夠的氣體流經擴散板302，同時提供足夠流動阻力將氣體變慢，這樣就可以使噴灑到腔體的氣體變均勻。但是這種設計不但有制造困難的問題，連帶其成本也較高。
發明內容
本發明所要解決的技術問題在于提供一種氣體分布噴灑模塊，可使氣體充分的混合，解決氣體噴灑到基板的不均勻性。本發明還提供一種鍍膜設備，其中設有上述氣體分布噴灑模塊。本發明提出一種氣體分布噴灑模塊，包括第一、第二、第三與第四擴散板。其中，第二擴散板位于第一擴散板底下、第三擴散板位于第二擴散板底下以及第四擴散板位于第三擴散板底下并與第三擴散板相隔一間距。所述第三擴散板分為面積比為1 1至1 5的一內部區域與一外部區域，且第三擴散板具有多個氣孔分布于內部區域與外部區域，其中內部區域內與外部區域內的氣孔的面積比為1 1至1 5。
在本發明的一實施例中，上述氣體分布噴灑模塊中的第三擴散板的厚度在 0. Icm 0. 2cm 之間。在本發明的一實施例中，上述氣體分布噴灑模塊中的該間距在0. Icm 3cm之間。在本發明的一實施例中，上述氣體分布噴灑模塊中的第四擴散板具有多個氣孔， 且該些氣孔不對準于該第三擴散板的該些氣孔。在本發明的一實施例中，上述氣體分布噴灑模塊中的第四擴散板具有多個氣孔， 且每一氣孔對準于該第三擴散板的部份該些氣孔。在本發明的一實施例中，上述氣體分布噴灑模塊中的第三擴散板的該內部區域內的該些氣孔分別排列成多個第一圖形，且該第三擴散板的該外部區域內的該些氣孔分別排列成多個第二圖形。其中，該些第一圖形不同于該些第二圖形。在本發明的一實施例中，上述氣體分布噴灑模塊中的第一、第二、第三與第四擴散板為金屬擴散板。在本發明的一實施例中，上述氣體分布噴灑模塊還包括一支撐結構，用以支撐該
第一、第二、第三與第四擴散板于一腔體中。本發明另提出一種鍍膜設備，至少包括腔體、位于腔體內的氣體分布噴灑模塊、位于腔體內并相對氣體分布噴灑模塊配置的基板座以及用以形成等離子于腔體中的射頻功率源。其中的氣體分布噴灑模塊包括第一、第二、第三與第四擴散板。本發明可使得氣體分布噴灑模塊與上述基板座之間的距離拉近、增加鍍膜效率。在本發明的另一實施例中，上述鍍膜設備中的基板座包括加熱板。在本發明的另一實施例中，上述鍍膜設備中的第三擴散板的厚度在0. Icm 0. 2cm之間。在本發明的另一實施例中，上述鍍膜設備中的第四擴散板與第三擴散板之間的間距在0. Icm 3cm之間。在本發明的另一實施例中，上述鍍膜設備中的第四擴散板具有多個氣孔，且這些氣孔不對準于第三擴散板的氣孔。在本發明的另一實施例中，上述鍍膜設備中的第四擴散板具有多個氣孔，且每一氣孔對準于第三擴散板的部份氣孔。在本發明的另一實施例中，上述鍍膜設備中的第三擴散板的內部區域內的氣孔分別排列成多個第一圖形，且第三擴散板的外部區域內的氣孔分別排列成多個第二圖形。第一圖形不同于第二圖形。在本發明的另一實施例中，上述鍍膜設備中的第一、第二、第三與第四擴散板為金屬擴散板。在本發明的另一實施例中，上述鍍膜設備中的氣體分布噴灑模塊更包括一支撐結構，用以支撐第一、第二、第三與第四擴散板。基于上述，本發明的氣體分布噴灑模塊以及鍍膜設備，能使氣體充分的混合，并因而解決氣體噴灑到基板的不均勻性。而且，本發明的氣體分布噴灑模塊是由多層薄板組成， 不但易于組裝，其加工制造成本也低，連帶具有維修保養簡單容易的效果。以下結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述，但不作為對本發明的限定。
圖1是現有的一種CVD鍍膜設備的剖面示意圖；圖2是現有的另一種CVD鍍膜設備的剖面示意圖；圖3是美國專利US 7，2700, 713的氣體擴散板組件的立體示意圖；圖4是依照本發明的第一實施例的一種氣體分布噴灑模塊的剖面示意圖；圖5是圖4的第三與第四擴散板的剖面圖；圖6是圖4的第三擴散板的上視圖；圖7是依照本發明的第二實施例的一種鍍膜設備的剖面示意圖；圖8是實驗二的電極間距與鍍膜結晶率及沉積速率的關系圖。其中，附圖標記100 =CVD 腔體102 噴灑頭104、402a、404a、406a、406b、408a 氣孔106:入氣口108、704:基板座110、708:基板200 緩沖區300 氣體擴散板組件302 擴散板304 調整板306 襯板308 氣體通道310、316 大氣孔312 小氣孔314、318 喇叭狀端400 氣體分布噴灑模塊402 第一擴散板404 第二擴散板406 第三擴散板408:第四擴散板410 支撐結構412、414、416、418 空間420:內部區域422 外部區域500:出口600 第一圖形602 第二圖形700 鍍膜設備702 腔體
706 射頻功率源710 升降系統d:間距D 距離t 厚度
具體實施例方式以下請參照圖式，以便更充分地了解本發明的技術。雖然此處以附圖來顯示本發明的實施例，但本發明仍能以多種不同形式來實踐，且不應將其解釋為限于本文所述的實施例。而在附圖中為明確起見，并未按照真實比例繪制各層以及區域的尺寸及其相對尺寸。圖4是依照本發明的第一實施例的一種氣體分布噴灑模塊的剖面示意圖。請參照圖4，本實施例中的氣體分布噴灑模塊400包括第一擴散板402、第二擴散板404、第三擴散板406與第四擴散板408。在附圖雖未繪示氣體進入的開口，但本領域技術人員應知氣體通常是由圖的最上方往下灌入。因此，第一、第二、第三與第四擴散板402 408是從上往下排列，且各個擴散板402 408具有讓氣體通過之的氣孔。至于氣體分布噴灑模塊400的外型則可依照其下放置的基板形狀作變化。舉例來說，如果待鍍膜的基板是半導體晶片，則氣體分布噴灑模塊400可以是圓形的；如果待鍍膜的基板是平面顯示器面板，則氣體分布噴灑模塊400可以是多邊形的，如矩形。一般而言，第一、第二、第三與第四擴散板402 408為金屬擴散板，如鋁制或不銹鋼制的，以便連接至一射頻(RF)功率源。 另外，氣體分布噴灑模塊400還可包括一支撐結構410，用來支撐第一、第二、第三與第四擴散板402 408。請繼續參照圖4，本實施例中的氣體假設是由圖的最上方往下灌入，因此會先經過第一擴散板402上方的空間412稍作緩沖。如果進入氣體分布噴灑模塊400的不只一種氣體，則這個空間412可供氣體作混合。接著，氣體會通過第一擴散板402的氣孔40 到達第一擴散板402與第二擴散板404之間的空間414并往第二擴散板404邊緣散布。然后， 氣體會通過第二擴散板404的氣孔40 到達第二擴散板404與第三擴散板406之間的空間416。隨后，氣體會通過第三擴散板406的氣孔406a、406b到達第三擴散板406與第四擴散板408之間的空間418，其中第三擴散板406分為一內部區域420與一外部區域422，且內部區域420與外部區域414之面積比為1 1至1 5。而且，分布于內部區域420的氣孔406a與分布于外部區域422的氣孔406b的面積比為1 1至1 5。按照前述設計，可改善氣體流量不均的問題，特別適合應用在大面積鍍膜。而且，第三擴散板406與第四擴散板408之間相隔的間距d例如在0. Icm 3cm之間，以利在3Torr IOTorr左右的高壓下進行的鍍膜工藝。最后，氣體會均勻地散布并通過第四擴散板408的氣孔408a。在本實施例中，第三擴散板406的厚度t例如在0. Icm 0. 2cm之間，因此可采取快且準的激光加工切割，如此一來將比傳統使用約2cm 5cm的板子鉆孔更節省成本與加工時間。至于氣孔4(^a、404a、406a、406b、408a可為孔徑一致的圓孔或其它適合的形狀。 另外，在第一實施例中，第四擴散板408的氣孔408a可不對準于第三擴散板406的氣孔 406a/406b，如第四擴散板408的氣孔408a中部分氣孔與第三擴散板的氣孔對準，而部分氣孔與第三擴散板的氣孔不對準，而形成整體上與第三擴散板406的氣孔406a/406b不完全對準；或者每一氣孔408a可對準于第三擴散板406的部份氣孔406a/406b，即，第四擴散板408的每一氣孔408a對準第三擴散板406的多數氣孔中的一部分氣孔，如圖5所示。一般而言，第四擴散板408的每一氣孔408a是對準于第三擴散板406的氣孔406a/406b，不過當鍍膜工藝的壓力是在3Torr IOTorr左右的高壓下，將第四擴散板408的氣孔408a與第三擴散板406的氣孔406a/406b錯開的話，可以降低電弧(arc)在氣孔408a的出口 500 產生等離子的機率。因為一旦等離子在出口 500產生，可能會在此處發生沉積或破壞第四擴散板408 (即電極離子化)，導致沉積鍍膜被污染。此外，在第一實施例中，因為第三擴散板406的內部區域420內的氣孔406a以及外部區域422內的氣孔40 的面積比為1 1至1 5，所以氣孔406a以及氣孔40 可設計成不同圖形，如圖6所示。第三擴散板406的內部區域420內的氣孔406a可分別排列成多個第一圖形600，外部區域422內的氣孔406b則可分別排列成多個第二圖形602。第一圖形600不同于第二圖形602。當然本實施例中的第三擴散板的氣孔406a以及氣孔406b 還可排列成各式各樣的圖形，而不局限于圖6的設計。在本實施例中，可使用氣流場模擬 (CFD)，了解腔體中氣體速度與壓力的分布情形，并藉由這兩種因素來調整氣體分布噴灑模塊400的設計。圖7是依照本發明的第二實施例的一種鍍膜設備的剖面示意圖，其中使用與第一實施例相同的組件符號代表相同的構件。請參照圖7，本實施例的鍍膜設備700至少包括一腔體702、位于腔體700內的氣體分布噴灑模塊400、位于腔體702內并相對氣體分布噴灑模塊400配置的基板座704以及用以形成等離子于腔體702中的射頻功率源706。其中的氣體分布噴灑模塊400請參照第一實施例的描述，而基板座704是用來放置基板708，本發明使得氣體均勻化，故可縮短氣體分布噴灑模塊400與基板座704之間的距離D。而且，氣體分布噴灑模塊400與上述基板座704之間的距離D如縮短在0. 5cm 2cm之間，可有效提高沉積速率。在本實施例中，上述基板座704包括加熱板，如此一來可加熱置于其上的基板708至一預定溫度。此外，基板座704的下側一般可耦接一升降系統710，其可在一較高的鍍膜位置(如圖7所示)和有利于基板708進出腔體702的一較低的位置之間移動基板座704。以下利用實驗來驗證本發明的效果，但本發明并不限于下列應用。實驗一首先準備一個如圖7的鍍膜設備，其中的氣體分布噴灑模塊的第三擴散板的內部區域與外部區域的面積比為1 5、分布于內部區域的氣孔與分布于外部區域的氣孔的面積比為1 5、第三與第四擴散板之間相隔的間距約為1.5cm、氣體分布噴灑模塊與基板座之間的距離約為1.9cm。然后，在一硅晶片上進行微晶硅的鍍膜工藝。在鍍膜工藝中是配合高頻RF，并且使用的氣體為 SiH4 和 H2，其中 SiH4/H2 = 200/2000sccm(ll. 76% )。工藝壓力 P = 5Torr、功率(Power) = 900W。工藝結束后取出硅晶片，并測量硅晶片的不同位置的微晶硅厚度，得到下表一。表一
權利要求
1.一種氣體分布噴灑模塊，其特征在于，包括一第一擴散板；一第二擴散板，位于該第一擴散板底下； 一第三擴散板，位于該第二擴散板底下；以及一第四擴散板，位于該第三擴散板底下并與該第三擴散板相隔一間距，其中 該第三擴散板分為一內部區域與一外部區域，該內部區域與該外部區域的面積比為 1 1 至 1 5，且該第三擴散板具有多個氣孔分布于該內部區域與該外部區域，該內部區域內與該外部區域內的該些氣孔的面積比為1 1至1 5。
2.根據權利要求1所述的氣體分布噴灑模塊，其特征在于，該第三擴散板的厚度在 0. Icm 0. 2cm 之間。
3.根據權利要求1所述的氣體分布噴灑模塊，其特征在于，該間距在0.Icm 3cm之間。
4.根據權利要求1所述的氣體分布噴灑模塊，其特征在于，該第四擴散板具有多個氣孔，該第四擴散板的該多個氣孔中部分氣孔與第三擴散板的氣孔對準，部分氣孔與第三擴散板的氣孔不對準。
5.根據權利要求1所述的氣體分布噴灑模塊，其特征在于，該第四擴散板具有多個氣孔，該第四擴散板的每一氣孔對準第三擴散板的多數氣孔中的一部分氣孔。
6.根據權利要求1所述的氣體分布噴灑模塊，其特征在于，該第三擴散板的該內部區域內的該些氣孔分別排列成多個第一圖形，且該第三擴散板的該外部區域內的該些氣孔分別排列成多個第二圖形。
7.根據權利要求6所述的氣體分布噴灑模塊，其特征在于，該些第一圖形不同于該些第二圖形。
8.根據權利要求1所述的氣體分布噴灑模塊，其特征在于，該第一、第二、第三與第四擴散板為金屬擴散板。
9.根據權利要求1所述的氣體分布噴灑模塊，其特征在于，還包括一支撐結構，用以支撐該第一、第二、第三與第四擴散板于一腔體中。
10.一種鍍膜設備，其特征在于，包括 一腔體；一氣體分布噴灑模塊，位于該腔體內；一基板座，位于該腔體內并相對該氣體分布噴灑模塊配置；以及一射頻功率源，用以形成一等離子于該腔體中，其中該氣體分布噴灑模塊包括 一第一擴散板；一第二擴散板，位于該第一擴散板底下； 一第三擴散板，位于該第二擴散板底下；以及一第四擴散板，位于該第三擴散板底下并與該第三擴散板相隔一間距，其中 該第三擴散板分為一內部區域與一外部區域，該內部區域與該外部區域的面積比為 1 1 至 1 5，且該第三擴散板具有多個氣孔分布于該內部區域與該外部區域，該內部區域內與該外部區域內的該些氣孔的面積比為1 1至1 5。
11.根據權利要求10所述的鍍膜設備，其特征在于，該第三擴散板的厚度在0.Icm 0. 2cm之間。
12.根據權利要求10所述的鍍膜設備，其特征在于，該第四擴散板與該第三擴散板之間的該間距在0. Icm 3cm之間。
13.根據權利要求10所述的鍍膜設備，其特征在于，該第四擴散板具有多個氣孔，該第四擴散板的該多個氣孔中部分氣孔與第三擴散板的氣孔對準，部分氣孔與第三擴散板的氣孔不對準。
14.根據權利要求10所述的鍍膜設備，其特征在于，該第四擴散板具有多個氣孔，該第四擴散板的每一氣孔對準第三擴散板的多數氣孔中的一部分氣孔。
15.根據權利要求10所述的鍍膜設備，其特征在于，該第三擴散板的該內部區域內的該些氣孔分別排列成多個第一圖形，且該第三擴散板的該外部區域內的該些氣孔分別排列成多個第二圖形。
16.根據權利要求15所述的鍍膜設備，其特征在于，該些第一圖形不同于該些第二圖形。
17.根據權利要求10所述的鍍膜設備，其特征在于，該第一、第二、第三與第四擴散板為金屬擴散板。
18.根據權利要求10所述的鍍膜設備，其特征在于，該氣體分布噴灑模塊還包括一支撐結構，用以支撐該第一、第二、第三與第四擴散板。
19.根據權利要求10所述的鍍膜設備，其特征在于，該基板座包括加熱板。
全文摘要
本發明公開了一種氣體分布噴灑模塊與鍍膜設備，其中的氣體分布噴灑模塊包括第一、第二、第三與第四擴散板。其中，第二擴散板位于第一擴散板底下、第三擴散板位于第二擴散板底下以及第四擴散板位于第三擴散板底下并與第三擴散板相隔一間距。所述第三擴散板分為面積比為1∶1至1∶5的一內部區域與一外部區域，且第三擴散板具有多個氣孔分布于內部區域與外部區域，其中內部區域內與外部區域內的氣孔的面積比為1∶1至1∶5。本發明的氣體分布噴灑模塊以及鍍膜設備，能使氣體充分的混合，并解決氣體噴灑到基板的不均勻性。而且，本發明的氣體分布噴灑模塊不但易于組裝，其加工制造成本也低，連帶具有維修保養簡單容易的效果。
文檔編號C23C16/455GK102234791SQ201010172618
公開日2011年11月9日 申請日期2010年5月5日 優先權日2010年5月5日
發明者劉俊岑, 潘彥妤, 簡榮禎, 羅順遠, 黃智勇 申請人:財團法人工業技術研究院