沉積工藝系統及應用于半導體設備的噴射器與上蓋板總成的制作方法
【專利摘要】本發明是有關一種沉積工藝系統及應用于半導體設備的噴射器與上蓋板總成。該沉積工藝系統包含氣體處理裝置，而該氣體處理裝置包含噴射器與上蓋板總成。該噴射器與上蓋板總成包含上蓋板、噴射器及頂板。上蓋板包含多個流體冷卻通道。噴射器設置于上蓋板，包含氣源分配器、流體冷卻式氣源通道、多個氣源噴射板及導錐。氣源分配器均勻分布多種氣體及氣源通道冷卻流體，流體冷卻式氣源通道連接氣源分配器，導入氣源通道冷卻流體形成多個流體墻，并導入第一氣體及多種氣體。多個氣源噴射板及導錐依序設置于該流體冷卻式氣源通道下，頂板貼附于上蓋板表面及鄰近噴射器一側。本發明可防止一般現有的工藝中堆積臟污物質附著于頂板的下表面，提高工藝正品率，同時具備可調變氣源流速與流場特征，利于工藝開發，更具實用性。
【專利說明】沉積工藝系統及應用于半導體設備的噴射器與上蓋板總成
[0001 ] 本發明是2014年02月13日所提出的申請號為201410050157.5、發明名稱為《應用于半導體設備的噴射器與上蓋板總成》的發明專利申請的分案申請。
技術領域
[0002]本發明是有關于一種應用于半導體設備的噴射器與上蓋板總成，特別是有關于一種溫度可調變式上蓋板及其上的可拆卸式噴射器。
【背景技術】
[0003]在薄膜沉積工藝中，附加在上蓋板之上的頂板(ceiling)的下表面溫度必須被控制約300°C左右，以避免工藝中臟污顆粒堆積附著于頂板的下表面并隨之掉落于晶圓之上，造成工藝晶圓的正品率不佳。而頂板的下表面溫度取決于上蓋板與頂板的結合方式及冷卻方式。
[0004]在薄膜生長過程中，在反應腔內是利用噴射器將氣源氣體水準噴射至承載板(susceptor)之上進行混合，再利用加熱所引起的物理或化學反應，從而在晶圓上沉積薄膜。噴射器的設計必須令氣源氣體水準噴出并達成均勻分布于旋轉的承載板表面，從而在承載板表面產生均勻的邊界層，以利于沉積薄膜的進行。除此之外，噴射器氣源出口的間距與傾角對于工藝的結果亦有決定性的影響。
[0005]傳統的上蓋板為單層結構，以冷卻水直接冷卻。附加在上蓋板上的頂板與上蓋板有間距，該間距可以通入不同流量與氣體組合的混合氣體以控制頂板下表面的溫度，目的為防止工藝中堆積臟污顆粒附著于頂板的下表面并掉落于晶圓上，影響晶圓的正品率。此設計必須使用氫氣(H2)與氮氣(N2)以及氣體流量控制器(MFC)以調變不同流量與氣體組合，并且必須使頂板與上蓋板的間距維持在0.1mm并且非常均勻，以利于產生組合氣體流過時的均勻性，進而達成溫度的均勻性。
[0006]傳統的噴射器是在薄膜生長過程中，在反應腔內將氣源氣體水準噴射至承載板上開始混合，再利用加熱所引起的物理或化學反應，從而在基材上沉積出薄膜。先前使用的一體式噴射器為以多個零件組合而成并以硬焊(Brazing)工法焊接成一個獨立元件，不僅制作上正品率較低，而且使用上也容易因狹小的流體路通道阻塞而導致漏水發生，從而必須更換整個噴射器元件。最重要是氣源噴射板出口的間距為固定無法調整，將限制流速與流場型態等工藝參數的調變。需要調變流速與流場型態時必須整組更換以對應。
[0007]有鑒于上述現有的應用于半導體設備的噴射器與上蓋板總成存在的缺陷，本發明人基于從事此類產品設計制造多年豐富的實務經驗及專業知識，并配合學理的運用，積極加以研究創新，以期創設一種新的噴射器與上蓋板總成，可防止一般現有的工藝中堆積臟污物質附著于頂板的下表面，提高工藝正品率，同時具備可調變氣源流速與流場特征，以利于工藝開發，使其更具有實用性。經過不斷的研究、設計，并經過反復試作樣品及改進后，終于創設出確具實用價值的本發明。
【發明內容】
[0008]本發明的主要目的在于，克服現有的應用于工藝系統的上蓋板存在的缺陷，而提供一種新的應用于工藝系統的上蓋板，所要解決的技術問題是提升晶圓正品率，使元件縮減并可降低成本，且容易安裝，非常適于實用。
[0009]本發明的另一目的在于，提供一種新的應用于工藝系統的噴射器，將噴射器拆解成多個子結構，氣源噴射器設計成具備均勾分布的多孔式噴灑頭(showerhead)，可進行氣源的均勻分布;若流體冷卻式氣源通道因反復加溫而漏出，則可以僅更換流體冷卻式氣源通道以節省成本;若需要調整氣源噴射板出口間距，則可以新設計的氣源噴射板直接更換舊氣源噴射板，不需更換整組噴射器。所要解決的技術問題是使其具備新功能，以及降低成本、維修容易等優點，從而更加適于實用。
[0010]本發明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。依據本發明提出一種噴射器與上蓋板總成，包含上蓋板、噴射器以及頂板。上蓋板包含多個流體冷卻通道。噴射器設置于上蓋板，包含氣源分配器、流體冷卻式氣源通道、多個氣源噴射板及導錐。氣源分配器均勻分布多種氣體及氣源通道冷卻流體，氣源分配器包含氣體管路導入第一氣體。流體冷卻式氣源通道連接氣源分配器，導入氣源通道冷卻流體形成多個流體墻，并導入第一氣體及多種氣體。流體冷卻式氣源通道包含多個獨立通道、第一氣體通道及多個氣體通道。獨立通道導入氣源通道冷卻流體形成多個流體墻。第一氣體通道連接氣體管路。氣體通道分別導入多種氣體。獨立通道位于相鄰二個氣體通道之間以及外側。多個氣源噴射板及導錐依序設置于該流體冷卻式氣源通道之下，相鄰二個氣源噴射板改變多種氣體其中之一的流動方向，氣源噴射板及導錐改變第一氣體的流動方向。頂板則貼附于上蓋板的表面及鄰近于噴射器的一側。
[0011]本發明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現。
[0012]前述的噴射器與上蓋板總成，其中所述的鄰近該頂板的該流體冷卻通道通入溫度最高的該冷卻流體。
[0013]前述的噴射器與上蓋板總成，其中所述的多個冷卻流體包含多個具有不同熱傳導特性的冷卻流體。
[0014]前述的噴射器與上蓋板總成，其中所述的氣源分配器包含外殼及多個隔板，每一個該隔板包含多個開孔以均勻分布該多種氣體及該氣源通道冷卻流體，該氣體管路穿越該外殼、該隔板以導入第一氣體;及多個導管，每一個該導管位于每一個該隔板的開孔內并穿越該隔板以輸送該多種氣體。
[0015]前述的噴射器與上蓋板總成，其中所述的導管與該隔板之間的穿越介面是以硬焊方式封合。前述的噴射器與上蓋板總成，其中所述的隔板包含具有多圈開孔結構的氣體均勾分布板。
[0016]前述的噴射器與上蓋板總成，其中所述的氣源噴射板包含具有平盤邊緣的噴射板。
[0017]前述的噴射器與上蓋板總成，其中所述的導錐的底面與基板載臺(substratesusceptor)的上表面齊平。
[0018]前述的噴射器與上蓋板總成，其中所述的導錐的錐頂與該氣體管路的連接處有多個開孔。
[0019]前述的噴射器與上蓋板總成，其中所述的氣源噴射板包含三個有平盤邊緣的倒立盤狀噴射板、有曲度的倒立碗狀噴射板或中間為中空且圓心到圓周逐漸變厚度的噴射板其中之一。前述的噴射器與上蓋板總成，其中所述的
[0020]前述的噴射器與上蓋板總成，其中所述的氣源噴射板與該導錐之間的間距與傾角可調整。
[0021]前述的噴射器與上蓋板總成，其中所述的流體冷卻式氣源通道以至少一個螺絲鎖固于該氣源分配器上，該氣源噴射板以至少一個螺絲鎖固于該流體冷卻式氣源通道上。
[0022]本發明的目的及解決其技術問題還采用以下技術方案來實現。依據本發明提出的應用于工藝系統的上蓋板，包含上板、中隔板以及下板。該上板與該中隔板之間具有第一流體冷卻通道，用以導入第一冷卻流體。該中隔板與該下板之間具有第二流體冷卻通道，用以導入第二冷卻流體。
[0023]本發明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現。
[0024]前述的上蓋板，其中所述的第二冷卻流體的溫度較第一冷卻流體高。
[0025]前述的上蓋板，其中所述的第一與第二流體冷卻通道包含回旋式冷卻通路。
[0026]前述的上蓋板，其中所述的第一與第二冷卻流體的熱傳導特性及溫度不同，或該第二冷卻流體與第一冷卻流體相同但溫度不同，形成一個高溫至低溫的溫度梯度。
[0027]前述的上蓋板，其中所述的上蓋板更包含貼附于該下板的頂板。
[0028]本發明的目的及解決其技術問題另外再采用以下技術方案來實現。依據本發明提出的應用于工藝系統的噴射器，包含氣源分配器、流體冷卻式氣源通道、多個氣源噴射板及導錐。氣源分配器包含:由外殼及第一隔板組成的第二氣源氣體層，該第一隔板包含多個開孔以均勻分布第二氣體；由該第一隔板與第二隔板組成的第三氣源氣體層，該第二隔板包含多個開孔以均勻分布第三氣體；由該第二隔板與第三隔板組成的流體冷卻層，該第三隔板包含多個開孔以分布第三冷卻流體;多個第二導管，每一個該第二導管位于每一個該第一隔板的開孔內并穿越該第一隔板、該第二隔板與該第三隔板;多個第三導管，每一個該第三導管位于該第二隔板的開孔內并穿越該第二隔板與該第三隔板;及氣體管路，該氣體管路穿越該外殼、該第一隔板、該第二隔板與該第三隔板以導入第一氣體。流體冷卻式氣源通道包含:多個獨立通道，該獨立通道連接該第三隔板的開孔，以導入該第三冷卻流體形成多個流體墻;第一氣體通道，該第一氣體通道連接該氣體管路;多個第二氣體通道，每一個該第二氣體通道連接每一個該第二導管;及多個第三氣體通道，每一個該第三氣體通道連接每一個該第三導管;其中該獨立通道位于該第一氣體通道與該第二氣體通道之間、該第二氣體通道與該第三氣體通道之間以及該第三氣體通道外側。第一、第二及第三氣源噴射板及導錐依序設置于該流體冷卻式氣源通道下，該第一與該第二氣源噴射板改變出自該第三氣體通道的該第三氣體的流動方向，該第二及該第三氣源噴射板改變出自該第二氣體通道的該第二氣體的流動方向，該第三氣源噴射板及該導錐改變出自該第一氣體通道的該第一氣體的流動方向。
[0029]本發明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現。
[0030]前述的噴射器，其中所述的第三隔板與流體冷卻式氣源通道之間是以多個O型環(O ring)封合。
[0031]前述的噴射器，其中所述的第一、第二以及第三氣源噴射板包含有平盤邊緣的倒立盤狀噴射板、有曲度的倒立碗狀噴射板或中間為中空且圓心到圓周逐漸變厚度的噴射板其中之一。
[0032]前述的噴射器，其中所述的第一、第二、第三氣源噴射板與導錐之間的間距與傾角可調整。
[0033]前述的噴射器，其中所述的導錐的錐頂與氣體管路的連接處有多個開孔。
[0034]前述的噴射器，其中所述的流體冷卻式氣源通道以至少一個螺絲鎖固于氣源分配器上，第一、第二及第三氣源噴射板以至少一個螺絲鎖固于流體冷卻式氣源通道上。
[0035]本發明的目的及解決其技術問題另外還采用以下技術方案來實現。依據本發明提出的應用于工藝系統的噴射器，包含氣源分配器、流體冷卻式氣源通道、多個氣源噴射板及導錐。氣源分配器均勻分布多種氣體及氣源通道冷卻流體，該氣源分配器包含氣體管路，該氣體管路穿越該氣源分配器以導入第一氣體;流體冷卻式氣源通道連接該氣源分配器，包含:多個獨立通道，以導入該氣源通道冷卻流體形成多個流體墻;第一氣體通道，該第一氣體通道連接該氣體管路;及多個氣體通道，以分別導入該多種氣體;其中該獨立通道位于相鄰二個該氣體通道之間以及外側;多個氣源噴射板及導錐依序設置于該流體冷卻式氣源通道下，相鄰二個該氣源噴射板改變該多種氣體其中之一的流動方向，該氣源噴射板及該導錐改變該第一氣體的流動方向。
[0036]本發明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現。
[0037]前述的噴射器，其中所述的氣源分配器與流體冷卻式氣源通道之間是以多個O型環封合。
[0038]前述的噴射器，其中所述的氣源噴射板之間及該氣源噴射板與該導錐之間的間距與傾角可調整。
[0039]前述的噴射器，其中所述的氣源噴射板包含三個有平盤邊緣的倒立盤狀噴射板、有曲度的倒立碗狀噴射板或中間為中空且圓心到圓周逐漸變厚度的噴射板其中之一。
[0040]前述的噴射器，其中所述的氣源噴射板與該導錐之間的間距與傾角可調整。
[0041]前述的噴射器，其中所述的導錐的錐頂與該氣體管路的連接處有多個開孔。
[0042]前述的噴射器，其中所述的流體冷卻式氣源通道以至少一個螺絲鎖固于該氣源分配器上，該氣源噴射板以至少一個螺絲鎖固于該流體冷卻式氣源通道上。
[0043]借由上述技術方案，本發明應用于半導體設備的噴射器與上蓋板總成至少具有下列優點及有益效果:
[0044]1.將上蓋板設計為雙層，各層可以通入不同熱傳導特性及溫度的流體，借由熱傳導現象以調整緊密貼附于上蓋板的頂板下表面溫度，防止工藝中堆積臟污物質附著于頂板的下表面并掉落于晶圓上，以提升晶圓正品率，使元件縮減并可降低成本，且容易安裝。
[0045]2.氣源噴射器以設計成具備均勻分布的多孔式噴灑頭，可進行氣源的均勻分布；若流體冷卻式氣源通道因反復加溫而漏出，則可以僅更換流體冷卻式氣源通道以節省成本;若需要調整氣源噴射板出口間距，則可以新設計的氣源噴射板直接更換舊氣源噴射板，不需更換整組噴射器。具備新功能，以及降低成本、維修容易等優點。
[0046]3.溫度可調變式上蓋板包括雙層皆可獨立控溫的冷卻通路以利于調變頂板溫度。可拆卸式結構噴射器包括氣源分配板、流體冷卻式氣源通道、氣源噴射板以及導錐以組成氣源噴射器。氣源噴射器可以調變氣源噴射板出口的間距與傾角，借以調變氣源流出后的流速與流場特征，以利于工藝開發。
[0047]上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，并且為了讓本發明的上述和其他目的、特征和優點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。
【附圖說明】
[0048]圖1是本發明一個實施例的應用于半導體設備沉積工藝系統的噴射器及上蓋板總成。
[0049]圖2是本發明一個實施例的應用于半導體設備的噴射器及上蓋板總成的俯視圖。
[0050]圖2A與2B分別是圖2的噴射器及上蓋板總成沿AA’與BB’方向的截面圖。
[0051]圖3是本發明一個實施例的應用于半導體設備的噴射器。
[0052]圖4是本發明一個實施例的應用于半導體設備的噴射器的分解圖。
[0053]圖5是本發明一個實施例的應用于半導體設備的噴射器分解剖面圖。
[0054]圖6是本發明一個實施例的噴射器的俯視圖。
[0055 ]圖6A、圖6B及圖6C分別是圖6的噴射器沿AA ’、BB ’及CC ’方向的截面圖。
[0056]【主要元件符號說明】
[0057]1:噴射器及上蓋板總成2:上蓋板
[0058]21a:第一氣體管線21b:第二氣體管線
[0059]21c:第三氣體管線22a:第一冷卻流體入口
[0060]22b:第一冷卻流體出口23a:第二冷卻流體入口[0061 ]23b:第二冷卻流體出口 24:上板
[0062]25:中隔板26:下板
[0063]27:第一流體冷卻通道28:第二流體冷卻通道
[0064]4:噴射器40:氣源分配器
[0065]401:外殼402:第一隔板
[0066]403:第二隔板404:第三隔板
[0067]405a:氣體管路405b:第二氣源氣體層405b
[0068]405c:第三氣源氣體層406:流體冷卻層
[0069]4061:獨立通道4062a?4062c:流體墻
[0070]407:0型環408b:第二導管
[0071]408c:第三導管41:流體冷卻式氣源通道
[0072]410a:第一氣體通道410b:第二氣體通道
[0073]410c:第三氣體通道42:第一氣源噴射板
[0074]43:第二氣源噴射板44:第三氣源噴射板
[0075]45:導錐46a:第一氣源接頭
[0076]46b:第二氣源接頭46c:第三氣源接頭
[0077]47a?47b:冷卻流體接頭5:頂板
【具體實施方式】
[0078]為更進一步闡述本發明為達成預定發明目的所采取的技術手段及功效，以下結合附圖及較佳實施例，對依據本發明提出的應用于半導體設備的噴射器與上蓋板總成其【具體實施方式】、方法、步驟、特征及其功效，詳細說明如后。
[0079]以下將完成針對本發明的特定實施例參考內容。本發明的一些實施例將詳細描述如下。這些實施例的范例是伴隨著附圖以進行說明。然而，除了如下描述外，本發明還可以廣泛地在其他的實施例施行，且本發明的范圍并不受實施例的限定。相反地，本發明的范圍包含符合本發明實施例的替換、修改及等效實施例并以之后的本發明的申請專利范圍為準。在以下的說明敘述中，提出的許多特定細節以使本發明能被更透徹了解。但本發明仍可在沒有部分或全部特定細節的情況下實施。此外現有習知的工藝步驟及元件在此并不詳細描述以避免不必要混淆本發明焦點。
[0080]本發明的一個實施例主要是關于一種半導體設備沉積工藝系統，其中包含噴射器及上蓋板總成。此沉積工藝系統包含包圍工藝空間的反應室(process chamber)、氣體輸送裝置及具有噴射器及上蓋板總成的氣體處理裝置，此沉積制程系統可用于薄膜沉積制程，例如有機金屬化學氣相沉積工藝。噴射器及上蓋板總成是設置于工藝空間上或一端，而基板載臺則設置于工藝空間下或另一端。基板載臺是用于承載至少一個置于其上以進行工藝的基板。典型載入沉積是統以進行工藝的基板包含硅晶圓、藍寶石基板、碳化硅基板或氮化鎵或三五族半導體基板等。必須了解的是其他種類的基板，例如玻璃基板亦可載入沉積工藝系統以進行工藝。必須了解的是任何包圍制程空間的反應室及氣體輸送裝置的設計均可用于沉積工藝系統，因此在此處將不會特別描述兩者特定的實例。沉積工藝系統可進一步包含其他對于本領域具一般技術者而言顯而易見的所需的元件。不過與噴射器及上蓋板總成相關的組件將于以下詳細描述。
[0081]圖1顯示本發明一個實施例的應用于半導體設備沉積工藝系統的噴射器及上蓋板總成。噴射器及上蓋板總成I在薄膜沉積工藝中是設置于半導體設備的反應室以及承載基板的基板載臺上方。在一個實施例中，噴射器及上蓋板總成I包含上蓋板2與噴射器4。在此實施例中，圖1同時顯示第一氣體管線21a、第二氣體管線21b與第三氣體管線21c分別用于輸入三種氣體進入噴射器4，以及第一冷卻流體入口 22a與出口 22b及第二冷卻流體入口 23a與出口 23b，分別用于將二種冷卻流體輸入上蓋板2并自上蓋板2中輸出。關于上蓋板2與噴射器4的實施例將于以下的敘述中詳細說明。
[0082]圖2為本發明一個實施例的應用于半導體設備的噴射器及上蓋板總成的俯視圖。圖2A與圖2B分別為第二圖的噴射器及上蓋板總成沿AA’與BB’方向的截面圖。在一個實施例中，如圖2A所示，上蓋板2具有雙層第一與第二流體冷卻通道27與28，而第一與第二流體冷卻通道27與28是由上板24、中隔板25、下板26及頂板5組成。頂板5的材質包含石英。其中，上板24與中隔板25所形成的上方空間為第一流體冷卻通道27，中隔板25與下板26所形成的下方空間為第二流體冷卻通道28。第一與第二流體冷卻通道27與28包含回旋式冷卻通路。第一與第二流體冷卻通道27與28可以通入不同熱傳導特性及不同溫度的流體，或是通入不同溫度的相同流體，形成一個高溫至低溫的溫度梯度，并借由熱傳導調整貼附于上蓋板2的下板26的頂板5溫度，防止工藝中堆積由反應氣體反應形成的臟污物質顆粒在頂板5上，最后掉落在反應基板(例如晶圓)上。
[0083]圖2A同時顯不本發明一個實施例中噴射器4的結構。在本實施例中，噴射器4為具備水準噴射三層反應氣體功能的噴射器，由多個子結構組成，包含氣源分配器40、流體冷卻式氣源通道41、第一氣源噴射板42、第二氣源噴射板43與第三氣源噴射板44以及下方的導錐45。其中氣源分配器40、流體冷卻式氣源通道41、第一氣源噴射板42、第二氣源噴射板43與第三氣源噴射板44以及導錐45循序分別鎖固于上蓋板2，即形成噴射器及上蓋板總成。另一個獨立組件頂板5則以第一氣源噴射板42的外緣壓住并鎖固于上蓋板2，因而貼附于上蓋板2的下板26的下方。頂板5可利用上蓋板2圓周的螺絲鎖固于上蓋板2。關于噴射器4的實施例將于以下的敘述中進一步詳細說明。
[0084]圖2中噴射器及上蓋板總成沿BB’截面方向的圖2B則顯示第二冷卻流體入口 23a連接第二流體冷卻通道28以及第一冷卻流體出口 22b連接第一流體冷卻通道27。請同時參考圖1、圖2及圖2B，第一冷卻流體入口22a及第二冷卻流體入口23a分別用于將不同熱傳導特性及不同溫度的流體通入上蓋板2的第一與第二流體冷卻通道27與28，二種流體并經第一冷卻流體出口 22b及第二冷卻流體出口 23b自上蓋板2中輸出。
[0085]在一個實施例中，當進行沉積工藝時，較為低溫的第一冷卻流體將由上蓋板2的第一冷卻流體入口 22a流進上蓋板2內部，經由上蓋板2上方的回旋式第一流體冷卻通道27冷卻下方的中隔板25，控制熱量傳遞至上蓋板2的上板24，之后由第一冷卻流體出口 22b流出。較為高溫的第二冷卻流體則由上蓋板2的第二冷卻流體入口 23a流進上蓋板2內部，經由上蓋板2下方回旋式第二流體冷卻通道28冷卻下方的上蓋板2的下板26，控制熱量傳遞至上蓋板2的中隔板25，之后由第二冷卻流體出口23b流出。通過第一與第二冷卻流體的不同熱傳導特性及溫度控制沉積工藝進行時熱量的上傳，以熱傳導調控頂板溫度，進而達成控制頂板5的溫度，以避免工藝中堆積由反應氣體反應形成的物質顆粒在頂板5上，最后掉落在反應基板或晶圓上。
[0086]圖3顯示本發明一個實施例的應用于半導體設備的噴射器。圖4為本發明一個實施例的應用于半導體設備的噴射器的分解圖。圖5是本發明一個實施例的應用于半導體設備的噴射器分解剖面圖。在本發明的一實施例中，噴射器4由多個子結構組成，包含氣源分配器40、流體冷卻式氣源通道41、第一氣源噴射板42、第二氣源噴射板43與第三氣源噴射板44以及導錐45。關于噴射器4的實施例詳細內容將于以下的敘述中進一步詳細說明。
[0087]圖6為本發明一個實施例的噴射器的俯視圖。圖6顯示分別用于與圖1中所示的第一氣體管線21a、第二氣體管線21b與第三氣體管線21c連接的第一氣源接頭46a、第二氣源接頭46b與第三氣源接頭46c，以及冷卻流體接頭47a與47b。
[0088]圖6A、圖6B及圖6C分別為圖6的噴射器沿AA’、BB’及CC’方向的截面圖。圖6A所示，在本發明的一個實施例中，氣源分配器40為具有三層式空間的結構，其中心具有氣體管路405a，用于導入來自第一氣體管線21a與第一氣源接頭46a的第一氣體。上層空間由外殼401及第一隔板402組成第二氣源氣體層405b，第二氣體將由外殼401上的第二氣源接頭46b經通道引入；中層空間由第一隔板402與第二隔板403組成第三氣源氣體層405c，第三氣體將由外殼401上的第三氣體管線21c與第三氣源接頭46c(請參考圖6B)經通道引入;下層空間由第二隔板403與第三隔板404組成流體冷卻層406，冷卻流體將由外殼401上的冷卻流體接頭47a或47b(請參考圖6C)經通道引入并流經下層空間。第一隔板402、第二隔板403與第三隔板404包含具備多孔單圈或多圈開孔結構的氣源或流體均勻分布板，具備噴灑頭的均勻分布功能。
[0089]在本發明的一個實施例中，氣源分配器40的三層式空間結構包含第二氣源氣體層405b、硬焊固定的第二導管408b、第三氣源氣體層405c以及硬焊固定的第三導管408c，形成如同三層式噴灑頭的功能。氣源分配器40的最上層空間為第二氣源氣體層405b，第二氣源氣體層405b的底板為第一隔板402，第一隔板402包含具備多孔單圈或多圈開孔結構的氣體均勻分布板。氣源分配器的中間層空間為第三氣源氣體層405c，第三氣源氣體層405c的下方底板為第二隔板403，第二隔板403包含具備多孔單圈或多圈開孔結構的氣體均勻分布板。第一隔板402的孔內有多個第二導管408b穿越，并且穿越第二隔板403及流體冷卻層406底板即第三隔板404，此三個穿越介面可利用硬焊的方式封合。第二隔板403的孔內有多個第三導管408c穿越，并且穿越第三隔板404，此二個穿越介面可利用硬焊的方式封合。
[0090]在本發明的一個實施例中，第二導管408b與第三導管408c則分別伸入流體冷卻式氣源通道41的第二氣體通道410b與第三氣體通道410c或與其銜接，使第二氣體進氣后，通過第一隔板402與第二導管408b的均勻分布，向下經過流體冷卻式氣源通道41的第二氣體通道410b，經由第二氣源噴射板43及第三氣源噴射板44之間水準流出。第三氣體進氣后，通過第二隔板403與第三導管408c的均勻分布，向下經過流體冷卻式氣源通道41的第三氣體通道410c，并經由第一氣源噴射板42與第二氣源噴射板43之間水準流出。氣源分配器40的氣體管路405a為第一氣體通道，直接連通至下方的流體冷卻式氣源通道41的第一氣體通道410a。導錐的圓錐頂與第一氣體通道410a管路連接處有多個開孔，功能如同氣體均勻分布板。第一氣體進氣后，經由氣源分配器40的氣體管路405a向下經過流體冷卻式氣源通道41的第一氣體通道410a，經由第三氣源噴射板44與導錐45之間水準流出。第二氣源氣體層405b與第三氣源氣體層405c內的氣體各自獨立從第二導管408b與第三導管408c向下流動，不相互混合。
[0091]在本發明的一個實施例中，冷卻流體由流體冷卻層406—側的多個獨立通道4061向下流至流體冷卻式氣源通道41的多個流體墻4062a?4062c的一側，環繞一圈后由另一側流至流體冷卻層406的另一側，再經由冷卻流體接頭47b或47a流出(請參考圖6C)。如以上所述，流體冷卻式氣源通道41的流體墻4062a?4062c內的冷卻流體是由氣源分配器最下層的流體冷卻層406的開孔流入，即獨立通道4061連接第三隔板404的開孔;獨立通道4061位于第一氣體通道410a與第二氣體通道410b之間以及第二氣體通道410b與第三氣體通道410c之間，亦即流體墻4062c位于第一氣體通道410a與第二氣體通道410b之間，流體墻4062b位于第二氣體通道410b與第三氣體通道410c之間，流體墻4062a位于第三氣體通道410c外側與流體冷卻式氣源通道41外殼內；氣源分配器40的第三隔板404與流體冷卻式氣源通道41之間則可使用多圈O型環407封合，以利于氣體及冷卻流體的垂直流通及流體橫向隔絕，防止流體泄漏流失。獨立通道4061在流體冷卻層406的一端與第三隔板404齊平。流體冷卻式氣源通道41包含以加工板件插入上方板件內的凹槽再以硬焊工法焊接而成。流體冷卻式氣源通道41包含利用螺絲鎖固于氣源分配器40上。
[0092]在圖6B所示第圖中的噴射器沿BB’方向的截面圖中，第三氣體由外殼401上的第三氣體管線21c與第三氣源接頭46c經通道引入第三氣源氣體層405c，再經由氣源分配器40的第二隔板403均勻分配流至流體冷卻式氣源通道41。
[0093]在圖6C所示圖6的噴射器沿CC’方向的截面圖中，除了用于將第一氣體自第一氣體管線21a與第一氣源接頭46a導至導錐45的氣體管路405a之外，同時顯示氣源分配器40內分別將第二氣體與第三氣體自第二氣源氣體層405b與第三氣源氣體層405c導至流體氣源分配器40的第二導管408b及第三導管408c。第二導管408b可利用硬焊的方式固定于第一隔板402、第二隔板403與第三隔板404，以將第二氣源氣體層405b的第二氣體導至流體冷卻式氣源通道41的第二氣體通道410b，并繼續向下流動至第二氣源噴射板43與第三氣源噴射板44之間水準流出。第三導管408c可利用硬焊的方式固定于第二隔板403與第三隔板404，以將第三氣源氣體層405c內的第三氣體導引至流體冷卻式氣源通道41的第三氣體通道410c，并繼續向下流動至第一氣源噴射板42與第二氣源噴射板43之間水準流出。氣源分配器40的氣體管路405a及流體冷卻式氣源通道41的第一氣體通道410a形成獨立管狀空間，以將第一氣體由氣源分配器40的外殼401上的第一氣源接頭46a經氣源分配器40的氣體管路405a以及流體冷卻式氣源通道41的第一氣體通道410a導引至導錐45與第三氣源噴射板44的與基板載臺間水準流出，導錐的下底面則與基板載臺的上表面齊平。外殼401、第一隔板402、第二隔板403、第三隔板404以及第二導管408b與第三導管408c皆以硬焊方式固定，以防止氣體泄漏的情形。
[0094]在本發明的一些實施例中，用于改變氣體流動方向的元件包含第一氣源噴射板42、第二氣源噴射板43以及第三氣源噴射板44及導錐45。第一氣源噴射板42、第二氣源噴射板43以及第三氣源噴射板44及導錐45包含有平盤邊緣的倒立盤狀噴射板、有曲度的倒立碗狀噴射板及中間為中空且圓心到圓周逐漸變厚度的噴射板。第一氣源噴射板42、第二氣源噴射板43以及第三氣源噴射板44的圓周有開孔以利于使用例如螺絲鎖固于流體冷卻式氣源通道41的流體墻4062a?4062c下方，形成改變氣體流動方向的結構。第一氣源噴射板42與第二氣源噴射板43的組合為驅使第三氣體由向下流動轉向為水準流動。第二氣源噴射板43與第三氣源噴射板44的組合為驅使第二氣體由向下流動轉向為水準流動。第三氣源噴射板44與導錐45的組合搭配基板載臺為驅使第一氣體由向下流動轉向為水準流動。第一氣源噴射板42、第二氣源噴射板43、第三氣源噴射板44與導錐45可利用螺絲鎖固于流體冷卻式氣源通道41上。
[0095]在本發明的一個實施例中，由于第一氣源噴射板42、第二氣源噴射板43、第三氣源噴射板44與導錐45包含借由螺絲鎖固的方式固定，因此第一氣源噴射板42與第二氣源噴射板43之間的間距與傾角為可調整，以改變流體墻高度及第一氣源噴射板42與第二氣源噴射板43的結構。第二氣源噴射板43與第三氣源噴射板44之間的間距與傾角也可調整，以改變流體墻高度及第二氣源噴射板43與第三氣源噴射板44的結構。第三氣源噴射板與導錐之間的間距與傾角同樣為可調整，以改變第一氣體通道410a高度及改變第三氣源噴射板44與導錐45的結構。
[0096]在本發明的一個實施例中，第一氣源分配板42的底部與頂板5底面齊平。導錐45包含圓錐體，其中間的第一氣體通道410a外徑略小于氣體管路405a的內徑，第一氣體通道410a鎖固于氣體管路405a的內徑。導錐45的圓錐頂與第一氣體通道410a連接處有多個開孔，功能如同多孔結構的均勻分布板。
[0097]在本發明的一個實施例中，導錐45、第三氣源噴射板44及基板載臺形成改變第一氣體流動方向的結構，亦即導錐45的下底面與基板載臺的上表面齊平。第一氣體進氣后，向下經過第一氣體通道410a，經由小孔從第三氣源噴射板44與基板載臺之間水準流出。
[0098]在以上這些實施例中，上蓋板內具有第一與第二流體冷卻通道27與28是用于通入不同熱傳導特性及不同溫度的流體，僅為建立高溫至低溫的溫度梯度的范例。因此上蓋板內流體冷卻通道的數量與結構并不是限制。此外，噴射器內的隔板所形成的氣源氣體層牽涉所能導入分配的不同氣體數量，同樣并非受限于所提出實施例。而第一氣源噴射板42、第二氣源噴射板43以及第三氣源噴射板44及導錐45的排列方式及外觀構型亦僅為范例，不是限制。例如除了傾角與間距之外，第一氣源噴射板42、第二氣源噴射板43以及第三氣源噴射板44的厚度、曲線亦為可改變的特征。
[0099]以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案范圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發明技術方案的范圍內。
【主權項】
1.一種沉積工藝系統，其特征在于其包含: 氣體處理裝置，包含: 噴射器與上蓋板總成，包含: 上蓋板，包含: 上板； 中隔板，該上板與該中隔板之間具有第一流體冷卻通道，用以導入第一冷卻流體；以及下板，該中隔板與該下板之間具有第二流體冷卻通道，用以導入第二冷卻流體，借由該第一與該第二冷卻流體形成一溫度梯度； 噴射器，該噴射器設置于該上蓋板，包含: 氣源分配器，該氣源分配器包含外殼及多個隔板，該氣源分配器均勾分布多種氣體及氣源通道冷卻流體，該氣源分配器包含氣體管路，該氣體管路穿越該氣源分配器以導入第一氣體； 流體冷卻式氣源通道，該流體冷卻式氣源通道連接該氣源分配器，包含: 多個獨立通道、第一氣體通道及多個氣體通道，該多個獨立通道導入該氣源通道冷卻流體形成多個流體墻，該第一氣體通道連接該氣體管路，該多個氣體通道分別導入該多種氣體，其中該獨立通道位于相鄰二個該氣體通道之間以及外側；以及 多個氣源噴射板及導錐依序設置于該流體冷卻式氣源通道下，以改變該多種氣體與該第一氣體的流動方向；以及 頂板，設置貼附于該上蓋板的下板，借由該第一與該第二冷卻流體形成的溫度梯度以熱傳導調整頂板的溫度，防止工藝中堆積由氣體反應形成的臟污物質顆粒在頂板上。2.根據權利要求1所述的沉積工藝系統，其特征在于其中所述的第二冷卻流體的溫度較該第一冷卻流體高。3.根據權利要求1所述的沉積工藝系統，其特征在于其中所述的第一與第二流體冷卻通道包含回旋式冷卻通路。4.根據權利要求1所述的沉積工藝系統，其特征在于其中所述的第一與第二冷卻流體的熱傳導特性及溫度不同，或該第二冷卻流體與該第一冷卻流體相同但溫度不同，形成一個高溫至低溫的溫度梯度。5.根據權利要求1所述的沉積工藝系統，其特征在于其中所述的上板上具有第一冷卻流體入口與出口及第二冷卻流體入口與出口，分別用于將第一與第二冷卻流體輸入上蓋板并自上蓋板中輸出。6.根據權利要求1所述的沉積工藝系統，其特征在于其中所述的氣源分配器包含: 每一個該隔板包含多個開孔以均勻分布該多種氣體及該氣源通道冷卻流體，該氣體管路穿越該外殼、該隔板以導入第一氣體;及 多個導管，每一個該導管位于每一個該隔板的開孔內并穿越該隔板以輸送該多種氣體。7.根據權利要求1所述的沉積工藝系統，其特征在于其中所述的氣源噴射板包含三個有平盤邊緣的倒立盤狀噴射板、有曲度的倒立碗狀噴射板或中間為中空且圓心到圓周逐漸變厚度的噴射板其中之一。8.根據權利要求1所述的沉積工藝系統，其特征在于其中所述的氣源噴射板與該導錐之間的間距與傾角可調整。9.根據權利要求1所述的沉積工藝系統，其特征在于其中所述的頂板以該氣源噴射板的外緣壓住并鎖固于上蓋板，因而貼附于下板的下方。10.一種噴射器與上蓋板總成，其特征在于其包含: 上蓋板，包含: 上板； 中隔板，該上板與該中隔板之間具有第一流體冷卻通道，用以導入第一冷卻流體；以及 下板，該中隔板與該下板之間具有第二流體冷卻通道，用以導入第二冷卻流體； 噴射器，該噴射器設置于該上蓋板，包含: 氣源分配器，包含: 外殼、第一隔板、第二隔板、第三隔板、多個第二導管、多個第三導管及氣體管路，該第一隔板包含多個開孔以均勻分布第二氣體，該第二隔板包含多個開孔以均勻分布第三氣體，該第三隔板包含多個開孔以分布第三冷卻流體，每一個該第二導管位于每一個該第一隔板的開孔內并穿越該第一隔板、該第二隔板與該第三隔板，每一個該第三導管位于該第二隔板的開孔內并穿越該第二隔板與該第三隔板，該氣體管路穿越該外殼、該第一隔板、該第二隔板與該第三隔板以導入第一氣體； 流體冷卻式氣源通道，包含: 多個獨立通道、第一氣體通道、多個第二氣體通道及多個第三氣體通道，該獨立通道連接該第三隔板的開孔，以導入該第三冷卻流體形成多個流體墻，該第一氣體通道連接該氣體管路，每一個該第二氣體通道連接每一個該第二導管，每一個該第三氣體通道連接每一個該第三導管，其中該獨立通道位于該第一氣體通道與該第二氣體通道之間、該第二氣體通道與該第三氣體通道之間以及該第三氣體通道外側；以及 第一、第二及第三氣源噴射板及導錐依序設置于該流體冷卻式氣源通道下，該第一與該第二氣源噴射板改變出自該第三氣體通道的該第三氣體的流動方向，該第二及該第三氣源噴射板改變出自該第二氣體通道的該第二氣體的流動方向，該第三氣源噴射板及該導錐改變出自該第一氣體通道的該第一氣體的流動方向；以及 頂板，設置貼附于該上蓋板的下板，借由該第一與該第二冷卻流體形成的溫度梯度以熱傳導調整頂板的溫度，防止工藝中堆積由氣體反應形成的臟污物質顆粒在頂板上。11.根據權利要求10所述的噴射器與上蓋板總成，其特征在于其中所述的第二冷卻流體的溫度較該第一冷卻流體高。12.根據權利要求10所述的噴射器與上蓋板總成，其特征在于其中所述的第一與第二流體冷卻通道包含回旋式冷卻通路。13.根據權利要求10所述的噴射器與上蓋板總成，其特征在于其中所述的第一與第二冷卻流體的熱傳導特性及溫度不同，或該第二冷卻流體與該第一冷卻流體相同但溫度不同，形成一個高溫至低溫的溫度梯度。14.根據權利要求10所述的噴射器與上蓋板總成，其特征在于其中所述的第一、第二以及該第三氣源噴射板包含有平盤邊緣的倒立盤狀噴射板、有曲度的倒立碗狀噴射板或中間為中空且圓心到圓周逐漸變厚度的噴射板其中之一。15.根據權利要求10所述的噴射器與上蓋板總成，其特征在于其中所述的第一、第二、第三氣源噴射板與該導錐之間的間距與傾角可調整。16.根據權利要求1所述的噴射器與上蓋板總成，其特征在于其中所述的上板上具有第一冷卻流體入口與出口及第二冷卻流體入口與出口，分別用于將第一與第二冷卻流體輸入上蓋板并自上蓋板中輸出。
【文檔編號】C23C16/455GK105925958SQ201610284892
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2014年2月13日
【發明人】黃燦華, 韓宗勛, 黃建寶, 伍苗展
【申請人】漢民科技股份有限公司