專利名稱：結合進氣和排氣的噴頭的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種噴頭(showerhead)的設計，且特別是涉及ー種結合進氣 (intake)和排氣(exhaust)的噴頭。
背景技術：
WI/l^M^^^ffiiJLiRfe (metal organic chemical vapor deposition,MOCVD) 是目前在晶片上進行外延制作エ藝的ー種方法，目前MOCVD的進氣設備主要是以噴頭模式為主。噴頭的設計卻常有中央氣體濃度滯流現象發生，造成此區域不能使用之外，還會影響到晶片邊緣波長均勻度(wavelength uniformity)分布。由于上述現象為小尺寸腔體現象， 將來要朝大尺寸發展時，均勻度的控制更為不易，不止會有中間滯流區的問題，還會因為氣體流動的路徑變長，造成越靠近抽氣的位置會有明顯濃度較低情況。因此，近來有針對改善氣流場的均勻度的專利，如美國專利US 7，138，336B2或是美國專利US 7，641，939B2。前述專利都是采取噴頭進氣及腔體側邊抽氣的方式控制氣體進
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發明內容
本發明的目的在于提供一種結合進氣和排氣的噴頭，可以解決氣體滯流在噴頭的問題之外，還可平衡基板表面的濃度分布井能先將反應過程中的副產物排棹。為達上述目的，本發明提出一種結合進氣和排氣的噴頭，適于進行氣體的噴灑。這樣的噴頭至少包括ー噴頭主體，其具有ー氣體作用表面、位于氣體作用表面上的多數個進氣孔以及位于氣體作用表面的中心位置的一中央排氣ロ。在本發明的一實施例中，上述中央排氣ロ的面積與進氣孔的面積的比率為 0. 03 0. 04。在本發明的一實施例中，上述中央排氣ロ例如是由數個排氣孔所構成。在本發明的一實施例中，上述中央排氣ロ的抽氣端向噴頭主體內凹。在本發明的一實施例中，上述中央排氣ロ的排氣方向與進氣孔的進氣方向相互平行。在本發明的一實施例中，上述中央排氣ロ的面積與進氣孔的面積的比率小于 0. 03。此時，噴頭主體還可包括至少ー環狀排氣ロ，這個環狀排氣ロ是以中央排氣ロ為中心呈同心圓狀地配置。在本發明的一實施例中，上述環狀排氣ロ例如是由數個排氣孔所構成。在本發明的一實施例中，上述環狀排氣ロ的抽氣端向噴頭主體內凹。在本發明的一實施例中，上述環狀排氣ロ的排氣方向與進氣孔的進氣方向相互平行。在本發明的一實施例中，上述結合進氣和排氣的噴頭還可包括至少一流量計，用以控制中央排氣ロ以及/或是環狀排氣ロ的排氣量。
在本發明的一實施例中，上述結合進氣和排氣的噴頭用于將氣體噴灑至多數個基板上。在本發明的一實施例中，上述環狀排氣ロ與基板的位置錯開配置。在本發明的一實施例中，上述中央排氣ロ與基板的位置錯開配置。在本發明的一實施例中，上述結合進氣和排氣的噴頭還可包括一升降機構，用以調整基板與噴頭主體的距離。在本發明的一實施例中，上述噴頭主體的面積大于所有基板的總面積。基于上述，本發明將進氣與排氣同時設計在噴頭上，以區域性的進氣與排氣的噴灑技術抽離腔體中間高濃度的氣體，達到腔體中央與旁邊的濃度一致，同時可將反應產生的副產物先行抽離，以免在腔體滯留時間過久而影響反應結果，譬如成長出較差品質的外延。為讓本發明的上述特征能更明顯易懂，下文特舉實施例，并配合所附附圖作詳細說明如下。
圖1是依照一實施例的一種結合進氣和排氣的噴頭的立體圖2A是依照另ー實施例的一種結合進氣和排氣的噴頭的正視圖2B是圖2A的B-B線段的剖面示意圖3A是噴頭的中央排氣ロ的面積與進氣孔的面積比率小于0. 03的平面示意圖
圖3B是依照又一實施例的一種結合進氣和排氣的噴頭的正視圖4是圖;3B的B’ -B’線段的剖面示意圖。
主要元件符號說明
100、200、300 噴頭
102,202,302 噴頭主體
102a 氣體作用表面
104,204,304 進氣孔
106,206,306 中央排氣ロ
206a,306a,310a 抽氣端
108,208 排氣孔
210,400 基板
212、402、404 流量計
214、406 升降機構
216、408 反應腔體
218,410 側抽氣ロ
308:第一排氣ロ
310 環狀排氣ロ
312:第二排氣ロ
具體實施方式
圖1是依照一實施例所示的一種結合進氣和排氣的噴頭的立體圖。請參照圖1，本實施例的結合進氣和排氣的噴頭100至少包括ー噴頭主體102，其具有氣體作用表面10加。數個進氣孔104配置在氣體作用表面10 上。在本實施例中，噴灑頭主體102包括一中央排氣ロ 106，配置于氣體作用表面10 的中央，其中中央排氣ロ 106例如是由數個排氣孔108所構成。這種噴頭100可以在如真空鍍膜或與其類似的エ藝中噴灑氣體。圖2A是依照另ー實施例的一種結合進氣和排氣的噴頭的正視圖。圖2B是圖2A 的B-B線段的剖面示意圖。請參照圖2A，本實施例的結合進氣和排氣的噴頭200至少包括ー噴頭主體202。圖 2A繪示噴頭主體202的氣體作用表面。噴頭主體202具有多數個進氣孔204以及ー配置于氣體作用表面中央的中央排氣ロ 206。中央排氣ロ 206例如是由數個排氣孔208所構成。請參照圖2A與圖2B，噴頭主體202可將氣體噴灑至數個基板210上，且適用于真空鍍膜或與其類似的制作エ藝。中央排氣ロ 206例如與基板210錯開配置。此外，圖2A與圖2B中的箭頭代表氣體流動的方向。亦即，中央排氣ロ 206的排氣方向例如與數個進氣孔 204的進氣方向相互平行。在本實施例中，中央排氣ロ 206的面積與進氣孔204的面積的比率譬如0. 03 0.04。此外，中央排氣ロ 206的抽氣端206a可設計成向噴頭主體202內凹，以避免抽氣時的氣體與進氣孔204通入的氣體混流。換句話說，中央排氣ロ 206的抽氣端206a的位置如果比進氣孔204的出口更接近基板210，則有可能影響中央排氣ロ 206的效能。在本實施例中，還可設置至少一流量計212，用以控制中央排氣ロ 206的排氣量。 中央排氣ロ 206的排氣量應小于進氣孔204通入的氣體流量。同吋，反應腔體216內壓應保持一致。另外，噴頭200還可包括一升降機構214，用以調整基板210與噴頭主體202的距離。而且，上述噴頭主體202的面積譬如大于所有基板210的總面積，以利鍍膜之類的制作エ藝。此外，設置在反應腔體216內的噴頭200除了使用中央排氣ロ 206來使反應腔體 216中間與旁邊的氣體濃度一致，同時還會在反應腔體216內設計側抽氣ロ 218之類的抽氣 ロ，來進行主要的抽氣動作。圖3A是噴頭的中央排氣ロ的面積與進氣孔的面積比率小于0. 03的平面示意圖。請參照圖3A，本實施例的結合進氣和排氣的噴頭300與上一實施例的噴頭200大致相似，同樣包括噴頭主體302，其具有數個進氣孔304以及由數個排氣孔308構成的一中央排氣ロ 306，均配置于噴頭300的氣體作用表面上。然而，本實施例的中央排氣ロ 306的面積與進氣孔304的面積的比率小于0. 03，中央排氣ロ 306的排氣量可能不足以即時排除氣體副產物。因此，如圖3B所示，另外提出ー種結合進氣與排氣的噴頭的實施例。圖加是依照又一實施例的一種結合進氣和排氣的噴頭的正視圖。圖4是圖;3B的 B’ -B’線段的剖面示意圖。請參照圖加與圖4，本實施例的結合進氣與排氣的噴頭300與圖3A中的噴頭300 相似。圖3A與圖加的差異在干，圖加中，結合進氣與排氣的噴頭300額外具有至少ー環狀排氣ロ 310，位于噴灑頭主體302中。環狀排氣ロ 310是以中央排氣ロ 306為中心呈同心圓狀地配置。其中，環狀排氣ロ 310例如是由數個第二排氣孔312所構成，第一排氣孔308
5與第二排氣孔312的分布與大小均可依所需作變化。在一實施例中，中央排氣ロ 306與環狀排氣ロ 310均需與基板400的位置錯開配置，如圖4所示。這種噴頭300適于對多個基板400進行大面積的氣體噴灑，尤其適合大面積真空鍍膜及與其相似的制作エ藝。在圖4 中的箭頭代表氣體流動的方向，亦即，中央排氣ロ 306的排氣方向例如與進氣孔304的進氣方向相互平行，且環狀排氣ロ 310的排氣方向例如與進氣孔304的進氣方向相互平行。請參照圖4，在本實施例中，中央排氣ロ 306的抽氣端306a與環狀排氣ロ 310的抽氣端310a都設計成向噴頭主體302內凹，以避免抽氣時的氣體與進氣孔304通入的氣體混流。另外，噴頭300還可另設置流量計402與404，以分別控制中央排氣ロ 306以及環狀排氣ロ 310的排氣量。在本實施例中，噴頭300還可外加一升降機構406，用以調整基板400與噴頭主體 302的距離。而且，上述噴頭主體302的面積譬如大于所有基板400的總面積，以利鍍膜之類的制作エ藝。另外，反應腔體408內還包括側抽氣ロ 410之類的抽氣裝置。綜上所述，本發明在噴頭上同時具有進氣與排氣的功能，所以能通過區域性的進氣與排氣的噴灑技術，達到腔體中央與旁邊的濃度一致的效果。本發明還可將反應產生的副產物先行抽離，以免副產物在腔體滯留時間過久而影響反應結果，譬如真空鍍膜時成長出較差品質的外延。此外，本發明的噴頭還有構造簡單、加工成本低以及易于維修等優點。雖然結合以上實施例揭露了本發明，然而其并非用以限定本發明，任何所屬技術領域中熟悉此技術者，在不脫離本發明的精神和范圍內，可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護范圍應以附上的權利要求所界定的為準。
權利要求
1.一種結合進氣和排氣的噴頭，適于進行氣體的噴灑，該噴頭至少包括ー噴頭主體，其特征在于該噴頭主體具有ー氣體作用表面、位于該氣體作用表面上的多數個進氣孔以及位于該氣體作用表面的中心位置的一中央排氣ロ。
2.如權利要求1所述的結合進氣和排氣的噴頭，其特征在于該中央排氣ロ的面積與該些進氣孔的面積的比率為0. 03 0. 04。
3.如權利要求1所述的結合進氣和排氣的噴頭，其特征在于該中央排氣ロ由多數個排氣孔所構成。
4.如權利要求1所述的結合進氣和排氣的噴頭，其特征在于該中央排氣ロ的抽氣端向該噴頭主體內凹。
5.如權利要求1所述的結合進氣和排氣的噴頭，其特征在于該中央排氣ロ的排氣方向與該些進氣孔的進氣方向相互平行。
6.如權利要求1所述的結合進氣和排氣的噴頭，其特征在于該中央排氣ロ的面積與該些進氣孔的面積的比率小于0. 03。
7.如權利要求6所述的結合進氣和排氣的噴頭，其特征在于該噴頭主體還包括至少 ー環狀排氣ロ，該環狀排氣ロ是以該中央排氣ロ為中心呈同心圓狀地配置。
8.如權利要求7所述的結合進氣和排氣的噴頭，其特征在于該環狀排氣ロ包括由多數個排氣孔所構成。
9.如權利要求7所述的結合進氣和排氣的噴頭，其特征在于該環狀排氣ロ的抽氣端向該噴頭主體內凹。
10.如權利要求7所述的結合進氣和排氣的噴頭，其特征在于該環狀排氣ロ的排氣方向與該些進氣孔的進氣方向相互平行。
11.如權利要求7所述的結合進氣和排氣的噴頭，其特征在于還包括至少一流量計， 用以控制該中央排氣ロ或該環狀排氣ロ的排氣量。
12.如權利要求7所述的結合進氣和排氣的噴頭，其特征在于該結合進氣和排氣的噴頭用于將該氣體噴灑至多數個基板上。
13.如權利要求12所述的結合進氣和排氣的噴頭，其特征在于該環狀排氣ロ與該些基板的位置錯開配置。
14.如權利要求1所述的結合進氣和排氣的噴頭，其特征在于還包括至少一流量計， 用以控制該中央排氣ロ的排氣量。
15.如權利要求1所述的結合進氣和排氣的噴頭，其特征在于該結合進氣和排氣的噴頭用于將該氣體噴灑至多數個基板上。
16.如權利要求15所述的結合進氣和排氣的噴頭，其特征在于該中央排氣ロ與該些基板的位置錯開配置。
17.如權利要求12或15所述的結合進氣和排氣的噴頭，其特征在于還包括一升降機構，用以調整該些基板與該噴頭主體的距離。
18.如權利要求12或15所述的結合進氣和排氣的噴頭，其特征在于該噴頭主體的面積大于該些基板的總面積。
全文摘要
本發明公開一種結合進氣和排氣的噴頭，其適于噴灑氣體。這樣的噴頭至少包括一噴頭主體，其具有氣體作用表面及多個位于氣體作用表面的進氣孔。噴頭主體還包括位于氣體作用表面的中央的中央排氣口。中央排氣口能抽離滯流氣體，還能將反應過程中的副產物先行排掉。
文檔編號C23C16/455GK102534557SQ20111030561
公開日2012年7月4日 申請日期2011年10月11日 優先權日2010年12月10日
發明者孫健仁, 潘益宗, 王慶鈞, 董福慶, 蔡陳德, 許文通, 陳建志, 黃智勇 申請人:財團法人工業技術研究院