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TWI649446B - 應用於半導體設備之可拆卸式噴氣裝置 - Google Patents

應用於半導體設備之可拆卸式噴氣裝置 Download PDF

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TWI649446B TW106108613A TW106108613A TWI649446B TW I649446 B TWI649446 B TW I649446B TW 106108613 A TW106108613 A TW 106108613A TW 106108613 A TW106108613 A TW 106108613A TW I649446 B TWI649446 B TW I649446B
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Tsan-Hua Huang
林佳穎
Charlie Lin
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Abstract

一種應用於半導體設備之可拆卸式噴氣裝置，其包含頂蓋件、中空套件、頂座殼體及氣體輸出單元。頂蓋件包含凸部與第一至第三進氣通道，分別用以輸入第一至三反應氣體，其中凸部係設置於頂蓋件之下底面，並具第三進氣通道係延伸設置於凸部內。中空套件套接凸部，且連接於頂蓋件之下底面，以形成第一傳輸通道於中空套件之內側壁與凸部之外側壁之間，並且連通第一進氣通道。頂座殼體具有中心孔，用以容置中空套件，並且頂蓋件之頂蓋壁係設置於頂座殼體之頂面上，以形成第二傳輸通道於中空套件之外側壁與中心孔之內側壁之間，並且連通第二進氣通道。氣體輸出單元則連接中空套件之底面，其中氣體輸出單元包含第一及第二分隔板，用以形成第一至第三氣體輸出層，進而分別用以對應垂直輸出第一至第三反應氣體。

Description

應用於半導體設備之可拆卸式噴氣裝置
本發明係有關一種應用於半導體設備之可拆卸式噴氣裝置，特別是關於一種應用於化學氣相沈積(CVD)系統之具有氣體分層傳送分佈機制之可拆卸式噴氣裝置。
於目前常見半導體製程且具氣體分散輸出機制之化學氣相沈積(CVD)系統設備中，其噴氣裝置一般皆係透過複數個具有凹槽孔洞的連接板件，形成連通管道，並藉由管道孔徑以調整氣體流動分佈及其均勻度。
然而，該些連接板件通常係採金屬焊接的固定方式，而無法拆卸以進行清洗其製程中所殘留的沈積物等，同時亦無法根據不同製程的條件需求而更有彈性地更換局部元件，以調整其氣體傳輸流動分佈。因此，目前傳統的噴氣裝置，由於連接板件與連通管道的複雜性，其整體成本不僅高昂，且後續清潔更是費時費力。
故，亟需發展出一種應用於半導體設備之可拆卸式噴氣裝置，使其不僅可將製程反應氣體分層獨立地導流傳輸，並且可更彈性地拆卸組裝以進行構成部件的清潔與更換。
鑑於上述，本發明實施例的目的之一在於提出一種應用於半導體製程之化學氣相沈積(CVD)系統之可拆卸式噴氣裝置，其可將製程反應氣體分層獨立地導流傳輸，以控制其流場分佈均勻度而在予以噴射至製程反應區，進而提昇在晶圓上形成薄膜沉積的品質良率。
根據本發明之一實施例，一種應用於半導體設備之可拆卸式噴氣裝置，其包含頂蓋件、中空套件、頂座殼體及氣體輸出單元。頂蓋件包含凸部與第一進氣通道、第二進氣通道及第三進氣通道，分別用以輸入第一反應氣體、第二反應氣體及第三反應氣體，其中凸部係設置於頂蓋件之下底面，並具第三進氣通道係延伸設置於凸部內。中空套件套接凸部，且中空套件之頂面連接於頂蓋件之下底面，以形成一第一傳輸通道於中空套件之內側壁與凸部之外側壁之間，並且連通第一進氣通道。頂座殼體具有中心孔，用以容置中空套件，並且頂蓋件之頂蓋壁係設置於頂座殼體之頂面上，以形成一第二傳輸通道於中空套件之外側壁與中心孔之內側壁之間，並且連通第二進氣通道。氣體輸出單元則連接中空套件之底面，其中氣體輸出單元包含一第一分隔板及一第二分隔板，用以形成第一氣體輸出層、第二氣體輸出層及第三氣體輸出層，進而分別用以對應垂直輸出第一反應氣體、第二反應氣體及第三反應氣體。
請參考第一A圖、第一Ｂ圖及第一Ｃ圖，其分別顯示本發明一實施例之一種應用於半導體設備之可拆卸式噴氣裝置的組合結構部分剖面圖、分解圖及其氣體流動示意圖。如圖所示，一種應用於半導體設備之可拆卸式噴氣裝置100，其包含頂蓋件110、中空套件120、頂座殼體130及氣體輸出單元140。頂蓋件110包含凸部112與第一進氣通道114A、第二進氣通道114B及第三進氣通道114C，分別用以輸入第一反應氣體150A、第二反應氣體150B及第三反應氣體150C，其中凸部112係設置於頂蓋件110之下底面，並具第三進氣通道114C係延伸設置於凸部112內。中空套件120套接凸部112，且中空套件120之頂面連接於頂蓋件110之下底面，以形成第一傳輸通道160A於中空套件120之內側壁與凸部112之外側壁之間，並且連通第一進氣通道114A。頂座殼體130具有中心孔132，用以容置中空套件120，並且頂蓋件110之頂蓋壁係設置於頂座殼體130之頂面上，以形成一第二傳輸通道160B於中空套件120之外側壁與中心孔132之內側壁之間，並且連通第二進氣通道114B。氣體輸出單元140則連接中空套件120之底面，其中氣體輸出單元140包含一第一分隔板141及一第二分隔板142，用以形成第一氣體輸出層143A、第二氣體輸出層143B及第三氣體輸出層143C，進而分別用以對應垂直輸出第一反應氣體150A、第二反應氣體150B及第三反應氣體150C。
於本實施例中，頂蓋件110、中空套件120、頂座殼體130及氣體輸出單元140係相互組裝鎖接，因此使用者可依據實際需求而予以相互拆卸分解更換或清洗後，再進行組接拼裝。此外，本發明不以此為限，上述元件亦可採扣接、拴接或其他適切之密封連接固定方式。
再者，第一傳輸通道160Ａ與第二傳輸通道160B分別包含一第一導流板162A及一第二導流板162B，並且第一導流板162A及第二導流板162B分別具有複數個第一導流孔164A及第二導流孔164B，均勻分布配置於第一傳輸通道160Ａ與第二傳輸通道160B之一橫截面中。如此一來，當第一反應氣體150A與第二分應氣體150B自第一進氣通道114Ａ及第二進氣通道114B，導入傳輸至第一傳輸通道160Ａ與第二傳輸通道160B時，將可以藉由第一導流板162A及第二導流板162B上的第一導流孔164A及第二導流孔164B，而予以均勻擴散傳輸分佈於第一進氣通道114Ａ及第二進氣通道114B中。
再者，於本發明之一實施例中，頂座殼體130可包含一冷卻單元134，用以循環傳輸一冷卻液體136於中心孔132周圍，進而有效調節頂蓋件110、中空套件120與頂座殼體130及其周遭的溫度，從而提供對應有效的溫度調控機制。
請繼續參照第一Ｃ圖，如圖所示之氣體輸出單元140，其中第一分隔板141係連接於中空套件120之底面，且中空套件120之底面係突出於頂座殼體130之底面，其中第一氣體輸出層143A係形成於第一分隔板141之頂面與頂座殼體130之底面之間。
另一方面，第二分隔板142則係可連接於頂蓋件110之凸件112，且凸件112之底面係突出於中空套件120之頂面，其中第二氣體輸出層143B係形成於第二分隔板142之頂面與第一分隔板141之底面之間。
接著，請繼續參照第一Ｄ圖，其係繪示根據本發明另一實施例之第一分隔板的示意圖。如圖所示，第一分隔板141可具有複數個導流塊141A，均勻間隔環設於第一分隔板之中心區域，以形成複數個導流通道141C，藉以將第一反應氣體150Ａ均勻地傳輸噴射之。
然而本發明不以此為限，請繼續參照第一Ｅ圖，其係繪示根據本發明另一實施例之第一分隔板的示意圖。第一分隔板141亦可依據實際製程需求而設計具有複數個導流隔板141B，使其均勻間隔環設於第一分隔板141之中心區域，以形成複數個導流通道141C，藉以將第一反應氣體150A均勻地傳輸噴射之。此外，雖然上述僅以第一分隔板141作為說明示意，惟第二分隔板142亦可與第一分隔板141具有相似特徵，容此不再贅述之。
請再參照第一Ｂ圖與第一Ｃ圖，如圖所示，氣體輸出單元140可更包含一導流蓋件144，設置連接該第三進氣通道114C之輸出口，並且導流蓋件144之頂面係連接第二分隔板142之底面，用以導流第三反應氣體150C。更進一步地說，導流蓋件144係嵌設於一均熱板170，並且第三氣體輸出層143C係形成於第二分隔板142之底面與均熱板170之頂面之間。
於本實施例中，氣體輸出單元140中之第一分隔板141、第二分隔板142及導流蓋件144係可相互組裝鎖接，因此使用者則可依據實際需求而予以相互拆卸分解更換或清洗後，再進行組接拼裝。此外，本發明不以此為限，上述元件亦可採扣接、拴接或其他適切之密封連接固定方式。
請繼續參照第一Ｆ圖，其係繪示根據本發明另一實施例之導流蓋件的示意圖。如圖所示，導流蓋件144具有複數個導流槽道144A，使得第三反應氣體150C得以均勻傳輸至第三氣體輸出層143C，進而有效地均勻傳輸噴射於反應室中。
再者，請繼續參照第一Ｇ圖，其係繪示根據本發明另一實施例之插銷塞件的示意圖。氣體輸出單元140更包含一插銷塞件145，設置連接第三進氣通道114C之輸出口，並且插銷塞件145具有一穿孔145A，用以提供將第三進氣通道114C抽真空，以防止通道內之殘餘氣體滲透至其他通道中。 如此一來，使用者可透過置換配置插銷塞件145及導流蓋件144，以決定輸入不同反應氣體的種類數量。
請參考第二A圖、第二Ｂ圖及第二Ｃ圖，其分別顯示本發明另一實施例之一種應用於半導體設備之可拆卸式噴氣裝置的組合結構部分剖面圖、分解圖及其氣體流動示意圖。如圖所示， 一種應用於半導體設備之可拆卸式噴氣裝置100，其包含頂蓋件110、第一中空套件120Ａ、第二中空套件120B、頂座殼體130及氣體輸出單元140。頂蓋件110包含凸部112與第一進氣通道114A、第二進氣通道114B及第三進氣通道114C，分別用以輸入第一反應氣體150A、第二反應氣體150B及第三反應氣體150C，其中凸部112係設置於頂蓋件110之下底面，並具第三進氣通道114C係延伸設置於凸部112內。 第一中空套件120Ａ套接凸部112，且第一中空套件120Ａ之頂面連接於頂蓋件110之下底面，以形成第一傳輸通道160A於第一中空套件120之內側壁與凸部112之外側壁之間，並且連通第一進氣通道114A。第二中空套件120B套接第一中空套件120A，且第二中空套件120B之頂面連接於頂蓋件110之下底面，以形成第二傳輸通道160B於第二中空套件120B之內側壁與第一中空套件120A之外側壁之間，並且連通第二進氣通道114B。頂座殼體130具有中心孔132，用以容置第二中空套件120Ｂ，並且頂蓋件110之頂蓋壁係設置於頂座殼體130之頂面上。氣體輸出單元140則連接第一中空套件120A與第二中空套件120B之底面，其中氣體輸出單元140包含一第一分隔板141及一第二分隔板142，用以形成第一氣體輸出層143A、第二氣體輸出層143B及第三氣體輸出層143C，進而分別用以對應垂直輸出第一反應氣體150A、第二反應氣體150B及第三反應氣體150C。
更進一步地說，於本實施例中，氣體輸出單元140中的第一分隔板141係連接於第一中空套件120A之底面，且第一中空套件120A之底面係突出於頂座殼體130之底面，而第二中空套件120B之底面係與頂座殼體130之底面共面，因此第一氣體輸出層143A係形成於第一分隔板141之頂面與第二中空套件120B之底面及頂座殼體130之底面的共面之間。
另一方面，第二分隔板142則係可連接於頂蓋件110之凸件112，且凸件112之底面係突出於中空套件120之頂面，其中第二氣體輸出層143B係形成於第二分隔板142之頂面與第一分隔板141之底面之間。此外，由於本實施例所揭示之可拆卸式噴氣裝置100的其他技術特徵係與前述實施例之可拆卸式噴氣裝置100的揭示技術特徵相似，故容此不再贅述之。
以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本發明之申請專利範圍；凡其它未脫離發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之申請專利範圍內。
100 噴氣裝置 110 頂蓋件 112 凸部 114A-C 第一至第三進氣通道 120 中空套件 120A 第一中空套件 120B 第二中空套件 130 頂座殼體 132 中心孔 134 冷卻單元 136 冷卻液體 140 氣體輸出單元 141 第一分隔板 141A 導流塊 141B 導流隔板 141C 導流通道 142 第二分隔板 143A-C 第一至第三氣體輸出層 144 導流蓋件 144A 導流槽道 145 插銷塞件 145A 穿孔 144A 導流槽道 150A-C 第一至第三反應氣體 160A-B 第一至第二傳輸通道 162A-B 第一至第二導流板 164A-B 第一至第二導流孔 170 均熱板
第一A圖顯示本發明一實施例之一種應用於半導體設備之可拆卸式噴氣裝置的組合結構部分剖面圖。 第一Ｂ圖顯示本發明一實施例之一種應用於半導體設備之可拆卸式噴氣裝置的分解圖。 第一Ｃ圖顯示本發明一實施例之一種應用於半導體設備之可拆卸式噴氣裝置的氣體流動示意圖。 第一Ｄ圖係繪示根據本發明另一實施例之第一分隔板的示意圖。 第一Ｅ圖係繪示根據本發明另一實施例之第一分隔板的示意圖。 第一Ｆ圖係繪示根據本發明另一實施例之導流蓋件的示意圖。 第一Ｇ圖係繪示根據本發明另一實施例之插銷塞件的示意圖。 第二A圖顯示本發明一實施例之一種應用於半導體設備之可拆卸式噴氣裝置的組合結構部分剖面圖。 第二Ｂ圖顯示本發明一實施例之一種應用於半導體設備之可拆卸式噴氣裝置的分解圖。 第二Ｃ圖顯示本發明一實施例之一種應用於半導體設備之可拆卸式噴氣裝置的氣體流動示意圖。

Claims (26)

  1. 一種應用於半導體設備之可拆卸式噴氣裝置，包含：一頂蓋件，包含一凸部與一第一進氣通道、一第二進氣通道及一第三進氣通道，分別用以輸入一第一反應氣體、一第二反應氣體及一第三反應氣體，其中該凸部係設置於該頂蓋件之下底面，並具該第三進氣通道係延伸設置於該凸部內；一中空套件，套接該凸部，且該中空套件之頂面連接於該頂蓋件之下底面，以形成一第一傳輸通道於該中空套件之內側壁與該凸部之外側壁之間，並且連通該第一進氣通道；一頂座殼體，具有一中心孔，用以容置該中空套件，並且該頂蓋件之頂蓋壁係設置於該頂座殼體之頂面上，以形成一第二傳輸通道於該中空套件之外側壁與該中心孔之內側壁之間，並且連通該第二進氣通道；及一氣體輸出單元，連接該中空套件之底面，其中該氣體輸出單元包含一第一分隔板及一第二分隔板，以形成一第一氣體輸出層、一第二氣體輸出層及一第三氣體輸出層，分別用以對應垂直輸出該第一反應氣體、該第二反應氣體及該第三反應氣體。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之應用於半導體設備之可拆卸式噴氣裝置，其中該頂蓋件、該中空套件、該頂座殼體及該氣體輸出單元係相互組裝鎖接。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之應用於半導體設備之可拆卸式噴氣裝置，其中該第一傳輸通道與該第二傳輸通道分別包含一第一導流板及一第二導流板，並且該第一導流板及該第二導流板分別具有複數個第一導流孔及第二導流孔，均勻分布配置於該第一傳輸通道與該第二傳輸通道之橫截面。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之應用於半導體設備之可拆卸式噴氣裝置，其中該頂座殼體包含一冷卻單元，用以循環傳輸一冷卻液體於該中心孔周圍。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之應用於半導體設備之可拆卸式噴氣裝置，其中該第一分隔板係連接於該中空套件之底面，且該中空套件之底面係突出於該頂座殼體之底面，其中該第一氣體輸出層係形成於該第一分隔板之頂面與該頂座殼體之底面之間。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之應用於半導體設備之可拆卸式噴氣裝置，其中該第二分隔板係連接於該頂蓋件之該凸件，且該凸件之底面係突出於該中空套件之頂面，其中該第二氣體輸出層係形成於該第二分隔板之頂面與該第一分隔板之底面之間。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之應用於半導體設備之可拆卸式噴氣裝置，其中該第一分隔板與該第二分隔板至少其中之一具有複數個導流塊，均勻間隔環設於該第一分隔板或/與該第二分隔板之中心區域，以形成複數個導流通道。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之應用於半導體設備之可拆卸式噴氣裝置，其中該第一分隔板與該第二分隔板至少其中之一具有複數個導流隔板，均勻間隔環設於該第一分隔板或/與該第二分隔板之中心區域，以形成複數個導流通道。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之應用於半導體設備之可拆卸式噴氣裝置，其中該氣體輸出單元更包含一導流蓋件，設置連接該第三進氣通道之輸出口，並且該導流蓋件之頂面係連接該第二分隔板之底面，用以導流該第三反應氣體。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之應用於半導體設備之可拆卸式噴氣裝置，其中該氣體輸出單元中之該第一分隔板、該第二分隔板及該導流蓋件係相互組裝鎖接。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之應用於半導體設備之可拆卸式噴氣裝置，其中該導流蓋件係嵌設於一均熱板，並且該第三氣體輸出層係形成於該第二分隔板之底面與該均熱板之頂面之間。
  12. 如申請專利範圍第9項所述之應用於半導體設備之可拆卸式噴氣裝置，其中該導流蓋件具有複數個導流槽道，用以均勻傳輸該第三反應氣體至該第三氣體輸出層。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之應用於半導體設備之可拆卸式噴氣裝置，其中該氣體輸出單元更包含一插銷塞件，設置連接該第三進氣通道之輸出口，並且該插銷塞件底部具有一孔洞，用以提供將該第三進氣通道抽真空。
  14. 一種應用於半導體設備之可拆卸式噴氣裝置，包含：一頂蓋件，包含一凸部與一第一進氣通道、一第二進氣通道及一第三進氣通道，分別用以輸入一第一反應氣體、一第二反應氣體及一第三反應氣體，其中該凸部係設置於該頂蓋件之下底面，並具該第三進氣通道係延伸設置於該凸部內；一第一中空套件，套接該凸部，且該第一中空套件之頂面連接於該頂蓋件之下底面，以形成一第一傳輸通道於該第一中空套件之內側壁與該凸部之外側壁之間，並且連通該第一進氣通道；一第二中空套件，套接該第一中空套件，且該第二中空套件之頂面連接於該頂蓋件之下底面，以形成一第二傳輸通道於該第二中空套件之內側壁與該第一中空套件之外側壁之間，並且連通該第二進氣通道；一頂座殼體，具有一中心孔，用以容置該第二中空套件，並且該頂蓋件之頂蓋壁係設置於該頂座殼體之頂面上；及一氣體輸出單元，連接該第一中空套件與該第二中空套件之底面，其中該氣體輸出單元包含一第一分隔板及一第二分隔板，以形成一第一氣體輸出層、一第二氣體輸出層及一第三氣體輸出層，且分別用以對應垂直輸出該第一反應氣體、該第二反應氣體及該第三反應氣體。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之應用於半導體設備之可拆卸式噴氣裝置，其中該頂蓋件、該第一中空套件、該第二中空套件、該頂座殼體及該氣體輸出單元係相互組裝鎖接。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之應用於半導體設備之可拆卸式噴氣裝置，其中該第一傳輸通道與該第二傳輸通道分別包含一第一導流板及一第二導流板，並且該第一導流板及該第二導流板分別具有複數個第一導流孔及第二導流孔，均勻分布配置於該第一傳輸通道與該第二傳輸通道之橫截面。
  17. 如申請專利範圍第14項所述之應用於半導體設備之可拆卸式噴氣裝置，其中該頂座殼體包含一冷卻單元，用以循環傳輸一冷卻液體於該中心孔周圍。
  18. 如申請專利範圍第14項所述之應用於半導體設備之可拆卸式噴氣裝置，其中該第一分隔板係連接於該第一中空套件之底面，且該第一中空套件之底面係突出於該頂座殼體之底面，而該第二中空套件之底面係與該頂座殼體之底面共面，其中該第一氣體輸出層係形成於該第一分隔板之頂面與該第二中空套件之底面及該頂座殼體之底面的共面之間。
  19. 如申請專利範圍第14項所述之應用於半導體設備之可拆卸式噴氣裝置，其中該第二分隔板係連接於該頂蓋件之該凸件，且該凸件之底面係突出於該中空套件之頂面，其中該第二氣體輸出層係形成於該第二分隔板之頂面與該第一分隔板之底面之間。
  20. 如申請專利範圍第14項所述之應用於半導體設備之可拆卸式噴氣裝置，其中該第一分隔板與該第二分隔板至少其中之一具有複數個導流塊，均勻間隔環設於該第一分隔板或/與該第二分隔板之中心區域，以形成複數個導流通道。
  21. 如申請專利範圍第14項所述之應用於半導體設備之可拆卸式噴氣裝置，其中該第一分隔板與該第二分隔板至少其中之一具有複數個導流隔板，均勻間隔環設於該第一分隔板或/與該第二分隔板之中心區域，以形成複數個導流通道。
  22. 如申請專利範圍第14項所述之應用於半導體設備之可拆卸式噴氣裝置，其中該氣體輸出單元更包含一導流蓋件，設置連接該第三進氣通道之輸出口，並且該導流蓋件之頂面係連接該第二分隔板之底面，用以導流該第三反應氣體。
  23. 如申請專利範圍第22項所述之應用於半導體設備之可拆卸式噴氣裝置，其中該氣體輸出單元中之該第一分隔板、該第二分隔板及該導流蓋件係相互組裝鎖接。
  24. 如申請專利範圍第22項所述之應用於半導體設備之可拆卸式噴氣裝置，其中該導流蓋件係嵌設於一均熱板，並且該第三氣體輸出層係形成於該第二分隔板之底面與該均熱板之頂面之間。
  25. 如申請專利範圍第22項所述之應用於半導體設備之可拆卸式噴氣裝置，其中該導流蓋件具有複數個導流槽道，用以均勻傳輸該第三反應氣體至該第三氣體輸出層。
  26. 如申請專利範圍第14項所述之應用於半導體設備之可拆卸式噴氣裝置，其中該氣體輸出單元更包含一插銷塞件，設置連接該第三進氣通道之輸出口，並且該插銷塞件底部具有一孔洞，用以提供將該第三進氣通道抽真空。
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