专利名称：结合进气和排气的喷头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种喷头(showerhead)的设计，且特别是涉及ー种结合进气 (intake)和排气(exhaust)的喷头。
背景技术：
WI/l^M^^^ffiiJLiRfe (metal organic chemical vapor deposition,MOCVD) 是目前在晶片上进行外延制作エ艺的ー种方法，目前MOCVD的进气设备主要是以喷头模式为主。喷头的设计却常有中央气体浓度滞流现象发生，造成此区域不能使用之外，还会影响到晶片边缘波长均勻度(wavelength uniformity)分布。由于上述现象为小尺寸腔体现象， 将来要朝大尺寸发展时，均勻度的控制更为不易，不止会有中间滞流区的问题，还会因为气体流动的路径变长，造成越靠近抽气的位置会有明显浓度较低情况。因此，近来有针对改善气流场的均勻度的专利，如美国专利US 7，138，336B2或是美国专利US 7，641，939B2。前述专利都是采取喷头进气及腔体侧边抽气的方式控制气体进
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发明内容
本发明的目的在于提供一种结合进气和排气的喷头，可以解决气体滞流在喷头的问题之外，还可平衡基板表面的浓度分布井能先将反应过程中的副产物排棹。为达上述目的，本发明提出一种结合进气和排气的喷头，适于进行气体的喷洒。这样的喷头至少包括ー喷头主体，其具有ー气体作用表面、位于气体作用表面上的多数个进气孔以及位于气体作用表面的中心位置的一中央排气ロ。在本发明的一实施例中，上述中央排气ロ的面积与进气孔的面积的比率为 0. 03 0. 04。在本发明的一实施例中，上述中央排气ロ例如是由数个排气孔所构成。在本发明的一实施例中，上述中央排气ロ的抽气端向喷头主体内凹。在本发明的一实施例中，上述中央排气ロ的排气方向与进气孔的进气方向相互平行。在本发明的一实施例中，上述中央排气ロ的面积与进气孔的面积的比率小于 0. 03。此时，喷头主体还可包括至少ー环状排气ロ，这个环状排气ロ是以中央排气ロ为中心呈同心圆状地配置。在本发明的一实施例中，上述环状排气ロ例如是由数个排气孔所构成。在本发明的一实施例中，上述环状排气ロ的抽气端向喷头主体内凹。在本发明的一实施例中，上述环状排气ロ的排气方向与进气孔的进气方向相互平行。在本发明的一实施例中，上述结合进气和排气的喷头还可包括至少一流量计，用以控制中央排气ロ以及/或是环状排气ロ的排气量。
在本发明的一实施例中，上述结合进气和排气的喷头用于将气体喷洒至多数个基板上。在本发明的一实施例中，上述环状排气ロ与基板的位置错开配置。在本发明的一实施例中，上述中央排气ロ与基板的位置错开配置。在本发明的一实施例中，上述结合进气和排气的喷头还可包括一升降机构，用以调整基板与喷头主体的距离。在本发明的一实施例中，上述喷头主体的面积大于所有基板的总面积。基于上述，本发明将进气与排气同时设计在喷头上，以区域性的进气与排气的喷洒技术抽离腔体中间高浓度的气体，达到腔体中央与旁边的浓度一致，同时可将反应产生的副产物先行抽离，以免在腔体滞留时间过久而影响反应結果，譬如成长出较差品质的外延。为让本发明的上述特征能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。
图1是依照一实施例的一种结合进气和排气的喷头的立体图2A是依照另ー实施例的一种结合进气和排气的喷头的正视图2B是图2A的B-B线段的剖面示意图3A是喷头的中央排气ロ的面积与进气孔的面积比率小于0. 03的平面示意图
图3B是依照又一实施例的一种结合进气和排气的喷头的正视图4是图;3B的B’ -B’线段的剖面示意图。
主要元件符号说明
100、200、300 喷头
102,202,302 喷头主体
102a 气体作用表面
104,204,304 进气孔
106,206,306 中央排气ロ
206a,306a,310a 抽气端
108,208 排气孔
210,400 基板
212、402、404 流量计
214、406 升降机构
216、408 反应腔体
218,410 侧抽气ロ
308:第一排气ロ
310 环状排气ロ
312:第二排气ロ
具体实施方式
图1是依照一实施例所示的一种结合进气和排气的喷头的立体图。请參照图1，本实施例的结合进气和排气的喷头100至少包括ー喷头主体102，其具有气体作用表面10加。数个进气孔104配置在气体作用表面10 上。在本实施例中，喷洒头主体102包括一中央排气ロ 106，配置于气体作用表面10 的中央，其中中央排气ロ 106例如是由数个排气孔108所构成。这种喷头100可以在如真空镀膜或与其类似的エ艺中喷洒气体。图2A是依照另ー实施例的一种结合进气和排气的喷头的正视图。图2B是图2A 的B-B线段的剖面示意图。请參照图2A，本实施例的结合进气和排气的喷头200至少包括ー喷头主体202。图 2A绘示喷头主体202的气体作用表面。喷头主体202具有多数个进气孔204以及ー配置于气体作用表面中央的中央排气ロ 206。中央排气ロ 206例如是由数个排气孔208所构成。请參照图2A与图2B，喷头主体202可将气体喷洒至数个基板210上，且适用于真空镀膜或与其类似的制作エ艺。中央排气ロ 206例如与基板210错开配置。此外，图2A与图2B中的箭头代表气体流动的方向。亦即，中央排气ロ 206的排气方向例如与数个进气孔 204的进气方向相互平行。在本实施例中，中央排气ロ 206的面积与进气孔204的面积的比率譬如0. 03 0.04。此外，中央排气ロ 206的抽气端206a可设计成向喷头主体202内凹，以避免抽气时的气体与进气孔204通入的气体混流。换句话说，中央排气ロ 206的抽气端206a的位置如果比进气孔204的出口更接近基板210，则有可能影响中央排气ロ 206的效能。在本实施例中，还可设置至少一流量计212，用以控制中央排气ロ 206的排气量。 中央排气ロ 206的排气量应小于进气孔204通入的气体流量。同吋，反应腔体216内压应保持一致。另外，喷头200还可包括一升降机构214，用以调整基板210与喷头主体202的距离。而且，上述喷头主体202的面积譬如大于所有基板210的总面积，以利镀膜之类的制作エ艺。此外，设置在反应腔体216内的喷头200除了使用中央排气ロ 206来使反应腔体 216中间与旁边的气体浓度一致，同时还会在反应腔体216内设计侧抽气ロ 218之类的抽气 ロ，来进行主要的抽气动作。图3A是喷头的中央排气ロ的面积与进气孔的面积比率小于0. 03的平面示意图。请參照图3A，本实施例的结合进气和排气的喷头300与上一实施例的喷头200大致相似，同样包括喷头主体302，其具有数个进气孔304以及由数个排气孔308构成的一中央排气ロ 306，均配置于喷头300的气体作用表面上。然而，本实施例的中央排气ロ 306的面积与进气孔304的面积的比率小于0. 03，中央排气ロ 306的排气量可能不足以即时排除气体副产物。因此，如图3B所示，另外提出ー种结合进气与排气的喷头的实施例。图加是依照又一实施例的一种结合进气和排气的喷头的正视图。图4是图;3B的 B’ -B’线段的剖面示意图。请參照图加与图4，本实施例的结合进气与排气的喷头300与图3A中的喷头300 相似。图3A与图加的差异在干，图加中，结合进气与排气的喷头300额外具有至少ー环状排气ロ 310，位于喷洒头主体302中。环状排气ロ 310是以中央排气ロ 306为中心呈同心圆状地配置。其中，环状排气ロ 310例如是由数个第二排气孔312所构成，第一排气孔308
5与第二排气孔312的分布与大小均可依所需作变化。在一实施例中，中央排气ロ 306与环状排气ロ 310均需与基板400的位置错开配置，如图4所示。这种喷头300适于对多个基板400进行大面积的气体喷洒，尤其适合大面积真空镀膜及与其相似的制作エ艺。在图4 中的箭头代表气体流动的方向，亦即，中央排气ロ 306的排气方向例如与进气孔304的进气方向相互平行，且环状排气ロ 310的排气方向例如与进气孔304的进气方向相互平行。请參照图4，在本实施例中，中央排气ロ 306的抽气端306a与环状排气ロ 310的抽气端310a都设计成向喷头主体302内凹，以避免抽气时的气体与进气孔304通入的气体混流。另外，喷头300还可另设置流量计402与404，以分别控制中央排气ロ 306以及环状排气ロ 310的排气量。在本实施例中，喷头300还可外加一升降机构406，用以调整基板400与喷头主体 302的距离。而且，上述喷头主体302的面积譬如大于所有基板400的总面积，以利镀膜之类的制作エ艺。另外，反应腔体408内还包括侧抽气ロ 410之类的抽气装置。综上所述，本发明在喷头上同时具有进气与排气的功能，所以能通过区域性的进气与排气的喷洒技术，达到腔体中央与旁边的浓度一致的效果。本发明还可将反应产生的副产物先行抽离，以免副产物在腔体滞留时间过久而影响反应結果，譬如真空镀膜时成长出较差品质的外延。此外，本发明的喷头还有构造简单、加工成本低以及易于维修等优点。虽然结合以上实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。
权利要求
1.一种结合进气和排气的喷头，适于进行气体的喷洒，该喷头至少包括ー喷头主体，其特征在于该喷头主体具有ー气体作用表面、位于该气体作用表面上的多数个进气孔以及位于该气体作用表面的中心位置的一中央排气ロ。
2.如权利要求1所述的结合进气和排气的喷头，其特征在于该中央排气ロ的面积与该些进气孔的面积的比率为0. 03 0. 04。
3.如权利要求1所述的结合进气和排气的喷头，其特征在于该中央排气ロ由多数个排气孔所构成。
4.如权利要求1所述的结合进气和排气的喷头，其特征在于该中央排气ロ的抽气端向该喷头主体内凹。
5.如权利要求1所述的结合进气和排气的喷头，其特征在于该中央排气ロ的排气方向与该些进气孔的进气方向相互平行。
6.如权利要求1所述的结合进气和排气的喷头，其特征在于该中央排气ロ的面积与该些进气孔的面积的比率小于0. 03。
7.如权利要求6所述的结合进气和排气的喷头，其特征在于该喷头主体还包括至少 ー环状排气ロ，该环状排气ロ是以该中央排气ロ为中心呈同心圆状地配置。
8.如权利要求7所述的结合进气和排气的喷头，其特征在于该环状排气ロ包括由多数个排气孔所构成。
9.如权利要求7所述的结合进气和排气的喷头，其特征在于该环状排气ロ的抽气端向该喷头主体内凹。
10.如权利要求7所述的结合进气和排气的喷头，其特征在于该环状排气ロ的排气方向与该些进气孔的进气方向相互平行。
11.如权利要求7所述的结合进气和排气的喷头，其特征在于还包括至少一流量计， 用以控制该中央排气ロ或该环状排气ロ的排气量。
12.如权利要求7所述的结合进气和排气的喷头，其特征在于该结合进气和排气的喷头用于将该气体喷洒至多数个基板上。
13.如权利要求12所述的结合进气和排气的喷头，其特征在于该环状排气ロ与该些基板的位置错开配置。
14.如权利要求1所述的结合进气和排气的喷头，其特征在于还包括至少一流量计， 用以控制该中央排气ロ的排气量。
15.如权利要求1所述的结合进气和排气的喷头，其特征在于该结合进气和排气的喷头用于将该气体喷洒至多数个基板上。
16.如权利要求15所述的结合进气和排气的喷头，其特征在于该中央排气ロ与该些基板的位置错开配置。
17.如权利要求12或15所述的结合进气和排气的喷头，其特征在于还包括一升降机构，用以调整该些基板与该喷头主体的距离。
18.如权利要求12或15所述的结合进气和排气的喷头，其特征在于该喷头主体的面积大于该些基板的总面积。
全文摘要
本发明公开一种结合进气和排气的喷头，其适于喷洒气体。这样的喷头至少包括一喷头主体，其具有气体作用表面及多个位于气体作用表面的进气孔。喷头主体还包括位于气体作用表面的中央的中央排气口。中央排气口能抽离滞流气体，还能将反应过程中的副产物先行排掉。
文档编号C23C16/455GK102534557SQ20111030561
公开日2012年7月4日 申请日期2011年10月11日 优先权日2010年12月10日
发明者孙健仁, 潘益宗, 王庆钧, 董福庆, 蔡陈德, 许文通, 陈建志, 黄智勇 申请人:财团法人工业技术研究院