专利名称：气体喷洒头的制作方法
技术领域：
本实用新型是有关于ー种气体喷洒头，且特别是有关于ー种具有对称分布的进气孔，应用于LED的有机金属化学气相沉积(MOCVD)外延的气体喷洒头。
背景技术：
随着镀膜エ艺的发展，在化学气相沉积的反应过程中，如何将气体均匀地喷洒到腔室中便成为重要的问题。对此，气体分布模块(gas distribution module),特别是气体喷洒头(gas showerhead)扮演了重要的角色。针对气体分布模块或气体喷洒头的设计与结构，已经有数件专利提出。美国专利US 7138336 B2与美国专利US 7641939 B2采用喷洒头进气、腔室侧边抽气的方式控制气体进出。美国专利US 6921437公开ー种可预先混合先驱气体的气体分布模块，但不适用于先 驱气体不可预先混合的エ艺。美国专利US 6478872公开ー种将气体输送至腔室的方法，以及用于输送气体的喷洒头。然而该设计的构造复杂，且制造成本昂贵。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供ー种气体喷洒头，具有加工简单，且能形成均匀气体分布的优点。为实现上述目的，本实用新型提供的气体喷洒头，至少包括一喷洒头主体，其中，该喷洒头主体具有ー气体作用表面及多数个进气孔，该些进气孔是沿该气体作用表面上的两垂直方向呈45度角对称分布，且该些进气孔总个数在980个 1050个之间，其中，部份该些进气孔的位置被多个观察孔取代，且该些观察孔呈直线排列。所述的气体喷洒头,其中各该进气孔的进气面积在Ilmm2 12mm2之间。所述的气体喷洒头，其中该些进气孔的间距在IOmm 16mm之间。所述的气体喷洒头，其中该些进气孔的总进气面积占该气体作用表面的面积的3%~ 10% 之间。所述的气体喷洒头，其中该些观察孔的间距在20mm 22mm之间。所述的气体喷洒头，其中观察孔的孔径在7. 5mm 8. 5mm之间。所述的气体喷洒头，其中各该进气孔包括一第一进气道，以供应一第一气体；ー锥形开孔，位在该气体作用表面并连接该第一进气道；以及至少ー第二进气道，与该锥形开孔相连通，以供应一第二气体。所述的气体喷洒头，其中该至少一第二进气道环设在该第一进气道的周围。所述的气体喷洒头，其中该第二进气道的中心轴与该第一进气道的中心轴平行。所述的气体喷洒头，其中该第二进气道的中心轴与该第一进气道的中心轴成ー夹角。所述的气体喷洒头，其中该第一进气道与该喷洒头主体为一体成型或者是该第一进气道通过螺接或焊接方式连接于该喷洒头主体上。所述的气体喷洒头，还包括位于该气体作用表面的中心位置的一中央排气ロ。所述的气体喷洒头，其中该中央排气ロ由多数个排气孔所构成。所述的气体喷洒头，其中该中央排气ロ的抽气端向该喷洒头主体内凹。所述的气体喷洒头，其中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。所述的气体喷洒头，其中该中央排气ロ的排气面积与该些进气孔的总进气面积的比率小于O. 03。所述的气体喷洒头，其中该喷洒头主体还包括至少ー环状排气ロ，该环状排气ロ以该中央排气ロ为中心呈对称配置。 所述的气体喷洒头，其中该环状排气ロ包括由多数个排气孔所构成。所述的气体喷洒头，其中该环状排气ロ的抽气端向该喷洒头主体内凹。所述的气体喷洒头，其中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。综上所述，本实用新型的气体喷洒头具有沿气体作用表面上的两垂直方向呈45度角对称排列的进气孔，由此配置，本实用新型的气体喷洒头能在エ艺腔室中生成均匀度良好的气体氛围。这种呈45度角对称排列的进气孔结构还具有加工简单、制造成本低廉的优点。本实用新型还以观察孔取代部份进气孔，因此得以在エ艺期间观察腔室内的情形。本实用新型的进气孔还可以具有两个以上的进气道，可视情况均匀混合两种以上的气体。另夕卜，本实用新型的气体喷洒头还可包括中央排气ロ与环状排气ロ，能使气体分布更均匀，也可在エ艺反应的同时抽去反应的副产物，提升エ艺良率。
图I是依照本实用新型第一实施例所绘的气体喷洒头的立体视图。图2A是图I的气体喷洒头的正视图。 图2B是沿图2A的A-A线的剖面图。图2C是图2B的局部放大图。图2D是本实用新型另ー实施例的气体喷洒头的进气孔剖面图。图3A是依照本实用新型第二实施例所绘的气体喷洒头的正视图。图3B是第二实施例的气体喷洒头应用于气体分布装置的剖面图。图4A是依照本实用新型第三实施例所绘的气体喷洒头的正视图。图4B是第三实施例的气体喷洒头应用于气体分布装置的剖面图。附图中主要组件符号说明100,200,400气体喷洒头；101、201、401第一气体供应孔；102、202、402喷洒头主体；103、203、403第二气体供应孔；104、204、404气体作用表面；106、206、406进气孔；106a第一进气道；106b锥形开孔；106c第二进气道;208、408中央排气ロ ；208a、410a排气孔；208b抽气端；300、500气体分布装置；302、502腔室;304、504承载台;306、506基板；410环状排气ロ ；al、a2中心轴；G1第一气体；G2第二气体。
具体实施方式
本实用新型提出一种气体喷洒头，至少包括一喷洒头主体，其特征在于喷洒头主体具有气体作用表面及多个进气孔，进气孔总个数在980个 1050个之间，进气孔是沿气体作用表面上的两垂直方向呈45度角对称分布，其中，部份进气孔的位置被多个观察孔取代，且所述观察孔呈直线排列。在本实用新型的一实施例中，上述各进气孔的进气面积例如在Ilmm2 12mm2之间。在本实用新型的一实施例中，上述进气孔的间距例如在IOmm 16mm之间。在本实用新型的一实施例中，上述进气孔的总进气面积例如占气体作用表面的面积的3% 10%之间。在本实用新型的一实施例中，上述观察孔的间距例如在20mm 22mm之间。 在本实用新型的一实施例中，上述观察孔的孔径例如在7. 5mm 8. 5mm之间。在本实用新型的一实施例中，上述各进气孔包括第一进气道、锥形开孔以及至少一第二进气道。其中第一进气道用以供应第一气体。锥形开孔位在气体作用表面并连接第ー进气道。第二进气道与锥形开孔相连通，用以供应第二气体。在本实用新型的一实施例中，上述至少ー第二进气道是环设在第一进气道的周围。在本实用新型的一实施例中，上述第二进气道的中心轴与第一进气道的中心轴平行。在本实用新型的一实施例中，上述第二进气道的中心轴与第一进气道的中心轴成
ー夹角。在本实用新型的一实施例中，上述第一进气道与喷洒头主体为一体成型，或者是第一进气道利用螺接、焊接或其它紧密加工的方式连接于喷洒头主体上。在本实用新型的一实施例中，气体喷洒头亦可包括一位于气体作用表面的中心位置的中央排气ロ。在本实用新型的一实施例中，上述中央排气ロ是由多个排气孔所构成。在本实用新型的一实施例中，上述中央排气ロ的抽气端向喷洒头主体内凹。在本实用新型的一实施例中，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。在本实用新型的一实施例中，上述中央排气ロ的排气面积与进气孔的总进气面积的比率小于O. 03。在本实用新型的一实施例中，上述喷洒头主体还包括至少ー环状排气ロ，环状排气ロ是以中央排气ロ为中心呈对称方式配置。在本实用新型的一实施例中，上述环状排气ロ包括由多数个排气孔所构成。在本实用新型的一实施例中，上述环状排气ロ的抽气端向喷洒头主体内凹。在本实用新型的一实施例中，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。基于上述，本实用新型的气体喷洒头具有易于加工的特点，也可使气体混合更均匀，由结合进气与排气，还可以让气体浓度在整个喷洒区域中趋向一致。[0061]为能让本实用新型的上述特征能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。请ー并參照图I与图2A。图I是依照本实用新型第一实施例所绘示的气体喷洒头的立体视图。图2A是图I的正视图。第一实施例的气体喷洒头100包括喷洒头主体102，其具有气体作用表面104以及多个进气孔106。多个进气孔106沿着气体作用表面104上互相垂直的第一方向与第二方向呈45度角对称分布。部份进气孔106的位置被观察孔(viewport)取代，且所述观察孔是以直线排列，进气孔106的总个数在980个 1050个之间。各进气孔106的进气面积例如在Ilmm2 12mm2之间。进气孔106的间距例如在IOmm 16mm之间，且沿第一方向的进气孔106之间的间距可以与沿第二方向的进气孔106之间的间距相同或者不同。进气孔106的总进气面积例如占气体作用表面104的面积的3% 10%之间。观察孔的间距例如20mm 22mm之间。观察孔的孔径例如在7. 5mm 8. 5mm之间。 在第一实施例中，气体喷洒头100还可參考中国台湾专利公开号201111545号(专利名称气体分布板及其装置)所揭露的气体分布板，在此将该申请案以引用的方式并入本文中，以供參考。譬如图2B是沿着图2A的A-A联机所绘示的剖面图。请參照图2B，进气孔106包括第一进气道106a、锥形开孔106b以及第二进气道106c。第一进气道106a例如连通第一气体供应孔101，第二进气道106c例如连通第二气体供应孔103。第一气体供应孔101与第二气体供应孔103的数目可视需求调整；例如可视气体喷洒头100的尺寸，在喷洒头主体102上设置ー个以上的第一气体供应孔101与第二气体供应孔103。图2C是图2B中单ー个进气孔106的局部放大图。图2D是本发明另ー实施例的进气孔局部放大图。请參照图2C。第一进气道106a是用以供应第一气体G1。锥形开孔106b位在气体作用表面104，并连接第一进气道106a。第二进气道106c与锥形开孔106b相连通，用以供应第二气体G2。其中第二进气道106c环设在第一进气道106a周围，且第二进气道106c的中心轴a2与第一进气道106a的中心轴al平行。在另ー实施例中，第二进气道106c的中心轴a2与第一进气道106a的中心轴al也可以成ー夹角Θ，如图2D所示。在前述实施例中，第一进气道106a与喷洒头主体102为一体成型。在其他实施例中，第一进气道例如也可以利用螺接、焊接或其他紧密加工方式连接于喷洒头主体上。图2C还呈现了第一气体Gl与第二气体G2通过进气孔106的情形。当第一气体Gl经由第一进气道106a进入锥形开孔106b时，会因突然扩大的区域而减缓速度，并产生扩散现象。此时第二气体G2经由第二进气道106c进入锥形开孔106b，也一样产生扩散区域。因此，第一气体Gl与第二气体G2可以在锥形开孔106b中先期混合，使得气体可以更均匀地分布在例如エ艺腔室中，促进反应效果。本实用新型的气体喷洒头还可參考中国台湾专利申请号第100127734号所掲示的喷洒头，在此将该申请案以引用的方式并入本文之中，以供參考。譬如图3A是依照本实用新型第二实施例所绘示的气体喷洒头的正视图。图3B是图3A的气体喷洒头应用于气体分布装置的剖面示意图。请參照图3A，第二实施例的气体喷洒头200是结合进气与排气的喷洒头。气体喷洒头200包括喷洒头主体202，其具有气体作用表面204以及多个进气孔206，其中进气孔206是沿着气体作用表面204上的两垂直方向呈45度角对称分布，部份进气孔206的位置被观察孔取代，且观察孔是呈直线排列。气体喷洒头200还包括中央排气ロ 208，其位于气体作用表面204的中心位置。中央排气ロ 208例如由多个排气孔208a所构成。请參照图3B。气体分布装置300包括气体喷洒头200、腔室302以及承载座304。承载座304例如是用以承载基板306。在第二实施例中，气体喷洒头200是用以在真空及非真空镀膜或类似エ艺里，将气体喷洒至基板306。中央排气ロ 208的抽气端208b例如可设计为向喷洒头主体202内凹，以避免抽气的气体与通过进气孔206送入腔室302的气体混流。中央排气ロ 208的排气方向例如与进气孔206的进气方向相互平行。在本实施例中，由中央排气ロ 208的排气以及进气孔206的进气，可以使腔室302中的气体浓度趋向一致，提高工艺的质量。如果腔室302中的エ艺反应会产生副产物，中央排气ロ 208也可以及早将副产物抽离，避免副产物滞留过久而影响エ艺反应。图4A是依照本实用新型第三实施例所绘示的气体喷洒头的正视图。图4B是第三实施例的气体喷洒头应用于气体分布装置的剖面示意图。请參照图4A。与第二实施例类似，第三实施例的气体喷洒头400也是结合进气与排气的喷洒头，其包括喷洒头主体402，且喷洒头主体402具有气体作用表面404。多个进气孔406以及中央排气ロ 408位于气体 作用表面404上，其中进气孔406是沿着气体作用表面404上的两垂直方向呈45度角对称分布，部份进气孔406的位置被观察孔取代，且观察孔是呈直线排列。在第三实施例中，中央排气ロ 408的排气面积与进气孔406的总进气面积的比率小于O. 03。为了平衡进气与排气，气体喷洒头400还包括环状排气ロ 410。环状排气ロ 410例如是由多个排气孔410a所构成，且例如是以中央排气ロ 408为中心，呈对称方式排列。请參照图4B。环状排气ロ 410的抽气端410b例如可设计为向喷洒头主体402内凹，以避免抽气的气体与通过进气孔406送入腔室502的气体混流。环状排气ロ 410的排气方向例如与进气孔406的进气方向相互平行。在第三实施例中，气体分布装置500包括气体喷洒头400、腔室502以及用以承载基板506的承载座504。在前述各实施例中，第一气体供应孔101、201、401以及第ニ气体供应孔103、203、403例如可以连接至气体供应源，以供应气体，还可以连接流量计(未绘示)以控制气体流量。另外，中央排气ロ 208、408以及环状排气ロ 410也可以连接流量计，以控制排气量。虽然本实用新型已以实施例描述如上，然其并非用以限定本实用新型，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本实用新型的保护范围当视申请的权利要求范围所界定的内容为准。
权利要求1.一种气体喷洒头，至少包括一喷洒头主体，其特征在于 该喷洒头主体具有一气体作用表面及多数个进气孔，该些进气孔是沿该气体作用表面上的两垂直方向呈45度角对称分布，且该些进气孔总个数在980个 1050个之间，其中，部份该些进气孔的位置被多个观察孔取代，且该些观察孔呈直线排列。
2.如权利要求I所述的气体喷洒头，其特征在于，其中各该进气孔的进气面积在I Imm2 12mm2 之间。
3.如权利要求I所述的气体喷洒头，其特征在于，其中该些进气孔的间距在IOmm 16mm之间。
4.如权利要求I所述的气体喷洒头，其特征在于，其中该些进气孔的总进气面积占该气体作用表面的面积的3% 10%之间。
5.如权利要求I所述的气体喷洒头，其特征在于，其中该些观察孔的间距在20mm 22mm之间。
6.如权利要求I所述的气体喷洒头，其特征在于，其中观察孔的孔径在7.5mm 8. 5mm之间。
7.如权利要求I所述的气体喷洒头，其特征在于，其中各该进气孔包括 一供应一第一气体的第一进气道； 一锥形开孔，位在该气体作用表面并连接该第一进气道；以及 至少一供应一第二气体的第二进气道，与该锥形开孔相连通。
8.如权利要求7所述的气体喷洒头，其特征在于，其中该至少一第二进气道环设在该第一进气道的周围。
9.如权利要求7所述的气体喷洒头，其特征在于，其中该第二进气道的中心轴与该第一进气道的中心轴平行。
10.如权利要求7所述的气体喷洒头，其特征在于，其中该第二进气道的中心轴与该第一进气道的中心轴成一夹角。
11.如权利要求7所述的气体喷洒头，其特征在于，其中该第一进气道与该喷洒头主体为一体成型或者是该第一进气道螺接或焊接于该喷洒头主体上。
12.如权利要求I所述的气体喷洒头，其特征在于，还包括位于该气体作用表面的中心位置的一中央排气口。
13.如权利要求12所述的气体喷洒头，其特征在于，其中该中央排气口由多数个排气孔所构成。
14.如权利要求12所述的气体喷洒头，其特征在于，其中该中央排气口的抽气端向该喷洒头主体内凹。
15.如权利要求12所述的气体喷洒头，其特征在于，其中该中央排气口的排气方向与该些进气孔的进气方向相互平行。
16.如权利要求12所述的气体喷洒头，其特征在于，其中该中央排气口的排气面积与该些进气孔的总进气面积的比率小于O. 03。
17.如权利要求16所述的气体喷洒头，其特征在于，其中该喷洒头主体还包括至少一环状排气口，该环状排气口以该中央排气口为中心呈对称配置。
18.如权利要求17所述的气体喷洒头，其特征在于，其中该环状排气口包括由多数个排气孔所构成。
19.如权利要求17所述的气体喷洒头，其特征在于，其中该环状排气口的抽气端向该喷洒头主体内凹。
20.如权利要求17所述的气体喷洒头，其特征在于，其中该环状排气口的排气方向与该些进气孔的进气方向相互平行。
专利摘要一种气体喷洒头，至少包括一喷洒头主体，其特征在于喷洒头主体具有一气体作用表面及多个进气孔，进气孔是沿气体作用表面上的两垂直方向呈45度角对称分布，且进气孔总个数在980个～1050个之间。部份进气孔的位置被多个观察孔取代，且该些观察孔呈直线排列。
文档编号C23C16/455GK202610322SQ20122017412
公开日2012年12月19日 申请日期2012年4月23日 优先权日2011年12月29日
发明者陈建志, 王庆钧, 黄智勇, 简荣祯, 蔡陈德, 林龚樑 申请人:财团法人工业技术研究院