用于多种化学源之气体分配装置的制作方法

本发明系关于一种气体分配装置，特别系关于一种用于多种化学源之气体分配装置。

背景技术：

在半导体制造过程中可能涉及多种化学源之使用，例如：多层薄膜之制造即须使用多种化学源。在制程中不同种类之化学源应避免接触造成污染，如此方能制得令人满意之半导体薄膜。因此，开发出一种在反应过程中可以使用多种化学源，并使其彼此不发生接触及污染之气体分配装置，系有其必要性。

中国大陆专利公告第cn103649369b公开一种cvd反应器的进气机构，其结构须于进气壳体壁及排气板之间额外设计一间隔空间，故占用空间大。且其结构设计复杂，若要进一步增加输送化学源之种类，反应器内部结构须重新对应修改。

现有气体分配装置，其结构设计极其复杂，致使制作及加工成本较高，且装置后续更换或维护配置均须整体拆卸，造成维护过程较为复杂，且所需费用相对较高。因此，为了制作质量更佳之半导体薄膜及降低制作成本以提高产品竞争力，有必要开发一种结构设计简单且适用于多种化学源之气体分配装置。

技术实现要素：

本发明之目的在于提供一种在反应过程中，使用多种化学源时，各该化学源彼此之间不会发生接触与污染之气体分配装置。

本发明之另一目的在于提供一种结构简单，且其体积小之多种化学源气体分配装置。

本发明之又一目的在于提供一种化学源之气体注入腔体时，其气体的压力及气流均匀之化学源气体分配装置。

为达上述目的，本发明之用于多种化学源之气体分配装置系包含：一喷淋组件，具有至少二层迭之板体，且该至少二层迭之板体中央具有一混气室，而该混气室之壁面设有复数个气孔；以及一管路组件，系套设于该喷淋组件上，且具有一阶梯式之本体及至少二气体管路，该阶梯式之本体配合与该至少二层迭之板体结合后，于该阶梯式之本体与该至少二层迭之板体之间界定出一至少二气室，而每一气室分别与每一气体管路连通，且每一气室与该混气室之复数个气孔连通。

较佳地，该气体分配装置进一步设有一挡板，该挡板藉由一锁固组件，锁固于该喷淋组件与该管路组件之底部，且该挡板设有复数个通孔。

较佳地，该混气室进一步具有一上开口与一下开口，而该阶梯式之本体中央具有一气体通道，该气体通道与该上开口连通。

较佳地，该气体通道系供一惰性气体输入至该混气室，并透过混气室之下开口流入该挡板之通孔。

较佳地，该混气室之复数个气孔系分布排列在于该混气室之周围上，且该复数个气孔系设于靠近该二层迭之板体处。

较佳地，该复数个气孔为一直孔、斜孔、半圆孔、三角孔、方孔、五角孔、六角孔或椭圆孔。

较佳地，该层迭之板体具有至少二板体，该至少二板体之外缘宽度尺寸大小不相同。

较佳地，该至少二板体的配置为上层之板体的外缘宽度尺寸较下层之板体的外缘宽度尺寸小。

较佳地，该至少二板体的外缘宽度尺寸大小为由下层之板体往上依序递减。

较佳地，该些气室之外半径由下而上依序递减。

本发明之气体分配装置系藉由内部多个互相独立空间，对流体类化学品进行分流及供气，而可使在反应过程中之多种化学源彼此不发生接触，进而避免发生污染。

附图说明

图1系一剖面图，其例示说明本发明之用于多种化学源之进气装置。

图2系一立体图，其例示说明本发明之用于多种化学源之气体分配装置之混气室与第一板体及第二板体之立体图。

图3系一流程图，其例示说明本发明之用于多种化学源之气体分配装置之动作流程图。

具体实施方式

以下提供本发明的实施例以举例说明本发明之优点与技术特征，然本实施例并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，当可作各种之更动与润饰，因此，本发明的保护范围，当视后附之申请专利范围所界定者为准。

请参阅图1，其示意性说明了本发明之用于多种化学源之气体分配装置。如图1所示，本发明之用于多种化学源之气体分配装置系包含一喷淋组件，具有至少二层迭之板体，且该至少二层迭之板体中央具有一混气室304，而该混气室304之壁面设有复数个气孔103、203；以及一管路组件，系套设于该喷淋组件上，且具有一阶梯式之本体及至少二气体管路101、201，该阶梯式之本体501配合与该至少二层迭之板体结合后，于该阶梯式之本体501与该至少二层迭之板体之间界定出一至少二气室102、202，而每一气室分别与每一气体管路连通，且每一气室与该混气室304之复数个气孔103、203连通。

本发明之用于多种化学源之气体分配装置，进一步包含一挡板305，该挡板305藉由一锁固组件401，锁固于该喷淋组件与该管路组件之底部，且该挡板305设有复数个通孔306。

本发明之用于多种化学源之气体分配装置的该混气室304进一步具有一上开口104与一下开口204，而该阶梯式之本体501中央具有一气体通道301，该气体通道301与该上开口104连通，且该气体通道301系供一惰性气体(图未示)输入至该混气室304，并透过混气室304之下开口204流入该挡板305之通孔306。

本发明之用于多种化学源之气体分配装置的该喷淋组件之层迭式之板体，具有至少二板体，于本实施例中，为便于说明，仅显示一第一板体105与一第二板体205，其中该第一板体105与该第二板体205之外缘宽度尺寸大小不相同，如图所示，该第一板体105之外缘宽度尺寸较该第二板体205之外缘宽度尺寸小，亦即，若该层迭之板体具有二片以上之板体，则该层迭之板体的外缘宽度尺寸大小为由最下层之板体往上层之板体依序递减，使得本发明用于多种化学源之气体分配装置呈现一塔状结构。

配合上述说明，于本实施例中，同样地，为便于说明本发明之用于多种化学源之气体分配装置，由该阶梯式之本体501与该第一板体105、该第二板体205之间所界定之气室，仅显示一第一气室102与一第二气室202，而与该第一气室102与该第二气室202连通的气体管路亦仅显示一第一气体管路101与一第二气体管路201。

请继续参考图1并配合参考图2，该图2系显示本发明之用于多种化学源之气体分配装置之混气室与第一板体及第二板体之立体图。于本实施例中，该混气室304之复数个气孔所配置之位置，系配合该第一气室102与第二气室202之位置而分别设有一第一气孔103与一第二气孔203，该第一气孔103与该第一气室102连通，而该第二气孔203与该第二气室202连通，且于本实施例中，该第一气室102与第二气室202分别具有18个之第一气孔103与第二气孔203，均匀地分布排列在该混气室304之周围上，该第一气孔103与第二气孔203所设置之位置分别越贴近该第一板体105与第二板体205，则晶圆上方的气体密度更均匀，如图2所示。

另外，于本实施例中，该第一气孔103与该第二气孔203皆为一直孔，而因该第一气孔103与该第二气孔203是围着该混气室之周围均匀地分布排列，故该第一气孔103与该第二气孔203的各个孔的轴线交点位于该混气室304的中心轴线上，亦即在如各加热盘、喷淋组件、晶圆等反应站之中心的轴线上。

请参考图3并配合参考图1及图2，该图3系显示本发明之用于多种化学源之气体分配装置之动作流程图。当欲进行薄膜沉积时，首先进行步骤s10，将一惰性气体透过该气体通道301输送至该混气室304，并流入该挡板305之通孔306中；之后再进行步骤s20，将一气体a透过该第一气体管路101到该第一气室102，并透过均匀分布在混气室304侧壁之复数个第一气孔103流入该混气室304中，透过挡板305完成该气体a的反应；再进行步骤s30，将一气体b透过该第二气体管路201到该第二气室202，并透过均匀分布在混气室304侧壁之复数个第二气孔203流入该混气室304中，透挡板305完成该气体b的反应；再来，进行步骤s40，判断该薄膜沈积是否完成，若判断未完成则回到步骤s20，继续完成该气体a与该气体b的气体反应，直到判断完成，则进行步骤s50，停止通入惰性气体，并抽真空，以完成薄膜沉积。值得注意者，于薄膜沉积之制程中，该惰性气体须藉由惰性气体气体通道301持续输入，以防止该气体a及该气体b返流。

另外，特别地说明，本发明用于多种化学源之气体分配装置可依化学源之种类数量而改变喷淋组件的结构，同样地对应改变配合该喷淋组件的该管路组件的结构，例如，若化学源之种类数量为三种，则代表喷淋组件之层迭之板体，亦具有三层之板层，而该管路组件之该阶梯式之本体501配合与该三层迭之板体结合后，于该阶梯式之本体501与该三层迭之板体之间界定出三个气室，而每一气室分别与每一气体管路连通，亦即具有三个气体管路各别与每一气室连通，且每一气室与该混气室304之每一复数个气孔连通。因此，依此类推，若化学源之种类数量愈多，则本发明用于多种化学源之气体分配装置之喷淋组件与管路组件之结构，亦相对应作改变，俾使每一化学源之气体，有独立的进气管路，彼此不会接触，因此不会造成污染，且结构较习知利用层数(维度)或区数(经度)来分开不同的化学源更为简单。

于本实施例中，本发明用于多种化学源之气体分配装置，藉由一喷淋组件与一管路组件之结构相互配合而组成多个独立的进气管路，使各个化学源之气体在反应过程中，不会接触到彼此，进而不会造成污染，且于本实施例中，该喷淋组件与该管路组件为可折卸之结构，俾使于维护清洗时，可将喷淋组件自该管路组件拆卸出，而各自对喷淋组件及管路组件进行维护清洗。

于该实施例中，由于第一气室102及第二气室202系分别透过均匀分布于该混气室上之第一气孔103及第二气孔203，将气体输送至混气室304中，因此，可有效改善气体透过气体通道注入至混气室时所产生之不均匀的压力及气流，进而改善供气均匀性。

本发明之气体分配装置适用于在同一个反应腔内使用多种化学源之气体，特别适用于沉积多元薄膜之情况，例如：多层氧化硅/氮化硅(onon)堆栈。本发明之气体分配装置系可依所需之化学源种类数量对应增加喷淋组件之层迭之板体的板体数，以及管路组件之气室的数量，且因每个工艺制程有所不同，本发明亦可依所需之工艺制程，调整该复数个气孔的数量、孔型(不局限为直孔，例如为斜孔、半圆孔、三角孔、方孔、五角孔、六角孔、椭圆孔)、轴线的方向及排列方式等，而使本发明更具弹性地因应所需之工艺制程作调整，而达到装置后续更换或维护简易以及制作成本低的功效。

所有揭露于本发明的特征均可使用任何方式结合。本说明书所揭露的特征可使用相同、相等或相似目的的特征取代。因此，除了特别陈述强调处之外，本说明书所揭露的特征系为一系列相等或相似特征中的一个实施例。

此外，依据本说明书揭露之内容，熟悉本技术领域者系可轻易依据本发明之基本特征，在不脱离本发明之精神与范围内，针对不同使用方法与情况作适当改变与修饰，因此，其它实施方式亦包含于申请专利范围中。