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TWI499461B - 氣體噴頭 - Google Patents

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TWI499461B
TWI499461B TW100126719A TW100126719A TWI499461B TW I499461 B TWI499461 B TW I499461B TW 100126719 A TW100126719 A TW 100126719A TW 100126719 A TW100126719 A TW 100126719A TW I499461 B TWI499461 B TW I499461B
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Chien Ping Huang
Tsan Hua Huang
Original Assignee
Hermes Epitek Corp
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/16—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass plates with holes of very small diameter, e.g. for spinning or burner nozzles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563—Gas nozzles
    • C23C16/45565—Shower nozzles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563—Gas nozzles
    • C23C16/45572—Cooled nozzles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description

氣體噴頭
本發明係有關於一種半導體設備，特別是有關於一種氣體噴頭。
半導體設備普遍應用於半導體元件之生產，半導體設備通常具有一反應室，半導體製程所需之反應氣體可藉由反應室之氣體噴頭流入反應室內部。第一圖顯示一傳統氣體噴頭100之示意圖。傳統氣體噴頭100包含一底板110、複數之通氣管120、一第一平板131、一第二平板132以及一頂板140。
其中，通氣管120包含複數之第一通氣管121與複數之第二通氣管122；傳統氣體噴頭100包含一第一空間191、一第二空間192以及一第三空間193。一第一製程氣體與一第二製程氣體可分別流入第二空間192與第三空間193，第一製程氣體與第二製程氣體可分別通過第一通氣管121與第二通氣管122流入反應室內部。相對地，流入第一空間191之流體不會流入反應室內部。因此，冷卻流體，例如，水可流入第一空間191藉以對傳統氣體噴頭100進行冷卻。
第二A圖至第二F圖顯示第一圖中，傳統氣體噴頭100之製作方法。如第二A圖至第二C圖所示，首先，提供一底板110及複數之通氣管120，底板110具有複數之孔洞；接著，將複數之通氣管120插入底板110之孔洞；然後，以焊接製程，例如，高溫硬焊製程，將該等通氣管120固定於底板110之孔洞，並且封閉該等通氣管120與該等孔洞之間的間隙。在實際應用上，通氣管120之數量可能高達數千，因此，將複數之通氣管120插入底板110之孔洞之步驟將耗費很長的時間，而且通氣管120與底板110的間隙的封閉效果會大幅影響傳統氣體噴頭100的品質。
如第二D圖至第二F圖所示，首先，提供一第一平板131與一第二平板132，第一平板131與第二平板132分別具有複數之孔洞；接著，將通氣管120穿入第一平板131與第二平板132之孔洞；然後，以焊接製程，例如，高溫硬焊製程，將通氣管120固定於第一平板131與第二平板132之孔洞，同時，以高溫焊接製程封閉通氣管120與第一平板131、通氣管120與第二平板132之間的間隙；最後，提供一頂板140，並將頂板140結合於底板110，而完成傳統氣體噴頭100之製作。
高溫焊接製程之品質對於傳統氣體噴頭100十分重要。任何一個沒有適當焊接的通氣管120都可能會導致整個傳統氣體噴頭100失效。例如，第一製程氣體與第二製程氣體可分別流入第二空間192與第三空間193，如果第二空間192與第三空間193之間發生洩漏，第一製程氣體與第二製程氣體會在傳統氣體噴頭100內部混 合，第一製程氣體與第二製程氣體所形成的粉塵可能會阻塞通氣管120。
另外，高溫、反覆之溫度衝擊以及反應氣體之侵蝕可能會造成通氣管120與底板110孔洞之間的間隙焊接部份的破壞，進而使得位於第一空間191之冷卻流體洩漏至反應室內部，而影響製程良率。
鑑於上述先前技術所存在的缺點，有必要提出一種氣體噴頭，不同製程氣體不會在氣體噴頭內部混合，該氣體噴頭對高溫、反覆之溫度衝擊以及反應氣體侵蝕之抵抗力較高，壽命較長，冷卻流體不會洩漏至反應室內部而影響製程良率。
本發明欲解決的問題為提供一種氣體噴頭，該氣體噴頭對高溫、反覆之溫度衝擊以及反應氣體侵蝕之抵抗力較高，壽命較長，冷卻流體不會洩漏至反應室內部而影響製程良率。
為解決上述的問題，本發明提出一種氣體噴頭，該氣體噴頭包含一底板、一通道板以及一頂板。底板具有複數之冷卻通道與複數之通氣孔，其中，該等通氣孔包含至少一第一通氣孔與至少一第二通氣孔；通道板包含一第一溝槽區域與一第二溝槽區域，其中，第一通氣孔連接至第一溝槽區域，第二通氣孔連接至第二溝槽區域；頂板結合於通道板。
藉由本發明之氣體噴頭，通氣孔形成於底板與通道板，並不需使用通氣管，不同製程氣體不會在氣體噴頭內部混合，不會因為通氣管與底板之間的間隙而產生洩漏，故對高溫、反覆之溫度衝擊以及反應氣體侵蝕之抵抗力較高，因此，本發明之氣體噴頭之壽命較長，冷卻流體不會洩漏至反應室內部。
100‧‧‧傳統氣體噴頭
110‧‧‧底板
120‧‧‧通氣管
121‧‧‧第一通氣管
122‧‧‧第二通氣管
131‧‧‧第一平板
132‧‧‧第二平板
140‧‧‧頂板
191‧‧‧第一空間
192‧‧‧第二空間
193‧‧‧第三空間
200‧‧‧氣體噴頭
210‧‧‧底板
211‧‧‧冷卻通道
220‧‧‧通道板
221‧‧‧第一溝槽區域
222‧‧‧第二溝槽區域
230‧‧‧頂板
240‧‧‧通氣孔
241‧‧‧第一通氣孔
242‧‧‧第二通氣孔
第一圖顯示一傳統氣體噴頭之示意圖。
第二A圖至第二F圖顯示第一圖中，傳統氣體噴頭之製作方法。
第三A圖顯示本發明一較佳實施例之氣體噴頭之示意圖。
第三B圖顯示第三A圖中，通道板之一範例之俯視示意圖。
第三C圖顯示第三A圖中，通道板之另一範例之俯視示意圖。
第四A圖至第四D圖顯示第三A圖中，氣體噴頭之製作方法。
本發明的一些實施例將詳細描述如下。然而，除了如下描述外，本發明還可以廣泛地在其他的實施例施行，且本發明的範圍並不受實施例之限定，其以之後的專利範圍為準。再者，為提供更清楚的描述及更易理解本發明，圖式內各部分並沒有依照其相對尺寸繪圖，某些尺寸與其他相關尺度相比已經被誇張；不相關之細節部分也未完全繪出，以求圖式的簡潔。
第三A圖顯示本發明一較佳實施例之氣體噴頭200之示意圖。該氣體噴頭200包含一底板210、一通道板220以及一頂板230。底板210具有複數之冷卻通道211與複數之通氣孔240，冷卻流體，例如，水可流入冷卻通道211進行氣體噴頭200之冷卻；該等通氣孔240包含至少一第一通氣孔241與至少一第二通氣孔242；通道板220包含一第一溝槽區域221與一第二溝槽區域222。第一通氣孔241連接至第一溝槽區域221，其中，一第一製程氣體可通過第一溝槽區域221與第一通氣孔241流入反應室內部；第二通氣孔242連接至第二溝槽區域222，其中，一第二製程氣體可通過第二溝槽區域222與第二通氣孔242流入反應室內部；底板210與通道板220之間的間隙以焊接製程封閉；頂板230結合於通道板220。
第三B圖顯示第三A圖中，通道板220之一範例之俯視示意圖。通道板220包含一第一溝槽區域221與一第二溝槽區域222。第一溝槽區域221與第二溝槽區域222均具有梳狀外型，第一溝槽區域221與第二溝槽區域222交錯排列。另外，第一通氣孔241連接至第一溝槽區域221，第二通氣孔242連接至第二溝槽區域222，第一製程氣體與第二製程氣體可分別通過第一通氣孔241與第二通氣孔242流入反應室內部，其中，大部分之第一通氣孔241被第二通氣孔242圍繞。因此，第一製程氣體與第二製程氣體可在反應室內部均勻混合。
第三C圖顯示第三A圖中，通道板220之另一範例之俯視示意圖。通道板220包含一第一溝槽區域221與一第二溝槽區域222。第一通氣孔241連接至第一溝槽區域221，第二通氣孔242連接 至第二溝槽區域222，第一製程氣體與第二製程氣體可分別通過第一通氣孔241與第二通氣孔242流入反應室內部。本實施例中，大部分之第一通氣孔241被第二通氣孔242圍繞。因此，第一製程氣體與第二製程氣體可在反應室內部均勻混合。
本實施例中，通氣孔240係以機械加工製程形成於底板210與通道板220，其中，機械加工製程包含各種加工方式，例如，切削加工、放電加工或其他加工方式，只要是可以將通氣孔240形成於底板210與通道板220之機械加工製程均可考慮，並且依據各種狀況而採用不同的加工方式。雖然，本實施例採用機械加工製程，但並不以此為限，通氣孔240也可以採用化學加工製程或其他加工方式形成於底板210與通道板220。
第四A圖至第四D圖顯示第三A圖中，氣體噴頭200之製作方法。首先，如第四A圖所示，提供一底板210，該底板210具有複數之冷卻通道211；接著，如第四B圖所示，提供一通道板220，該通道板220包含一第一溝槽區域221與一第二溝槽區域222；接著，將通道板220結合至底板210，底板210與通道板220之間的間隙以焊接製程封閉，其中，焊接製程可以是高溫焊接製程，例如，硬焊製程(hard soldering)或銅焊製程(brazing)。
如第四C圖所示，複數之通氣孔240形成於底板210與通道板220。該等通氣孔240包含至少一第一通氣孔241與至少一第二通氣孔242，其中，第一通氣孔241連接至第一溝槽區域221，第二通氣孔242連接至該第二溝槽區域222。
本實施例中，通氣孔240係以機械加工製程形成於底板210與通道板220，其中，機械加工製程包含各種加工方式，例如，切削加工、放電加工或其他加工方式，只要是可以將通氣孔240形成於底板210與通道板220之機械加工製程均可考慮，並且依據各種狀況而採用不同的加工方式。雖然，本實施例採用機械加工製程，但並不以此為限，通氣孔240也可以採用化學加工製程或其他加工方式形成於底板210與通道板220。最後，如第四D圖所示，提供一頂板230，並將頂板230結合於通道板220，而完成氣體噴頭200之製作。
本實施例中，在通道板220結合至底板210之步驟後，將通氣孔240形成於通道板220與底板210。然而，也可以在通道板220結合至底板210之步驟之前，將通氣孔240分別形成於通道板220與底板210。
藉由本發明之氣體噴頭，通氣孔形成於底板與通道板，並不需使用通氣管，不同製程氣體不會在氣體噴頭內部混合，不會因為通氣管與底板之間的間隙而產生洩漏，故對高溫、反覆之溫度衝擊以及反應氣體侵蝕之抵抗力較高，因此，本發明之氣體噴頭之壽命較長，冷卻流體不會洩漏至反應室內部。
上述本發明之實施例僅係為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟悉此技藝之人士能了解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即凡其它未脫離本發明所揭示之精神所完成之等效的各種改變或修飾都涵蓋在本發明所揭露的範圍內，均應包含在下述之申請專利範圍內。
200．．．氣體噴頭
210．．．底板
211．．．冷卻通道
220．．．通道板
221．．．第一溝槽區域
222．．．第二溝槽區域
230．．．頂板
240．．．通氣孔
241．．．第一通氣孔
242．．．第二通氣孔

Claims (10)

  1. 一種氣體噴頭，包含：一底板，該底板具有複數之冷卻通道與複數之通氣孔，其中，該等通氣孔包含至少一第一通氣孔與至少一第二通氣孔，其中每一該些冷卻通道係間隔設置於該至少一第一通氣孔與該至少一第二通氣孔之間；一通道板，該通道板包含一第一溝槽區域與一第二溝槽區域，其中，該第一通氣孔連接至該第一溝槽區域，該第二通氣孔連接至該第二溝槽區域，並且該第一溝槽區域與該第二溝槽區域係同層排列；以及一頂板，該頂板結合於該通道板。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之氣體噴頭，其中，該等通氣孔係以一機械加工製程或一化學加工製程形成於該底板與該通道板。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之氣體噴頭，其中，該底板係以一焊接製程結合至該通道板。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之氣體噴頭，其中，該第一溝槽區域包含一第一梳狀外型，該第二溝槽區域包含一第二梳狀外型，該第一梳狀外型與該第二梳狀外型交錯排列。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之氣體噴頭，其中，該第一通氣孔被複數之該第二通氣孔圍繞。
  6. 一種氣體噴頭之製作方法，包含：提供一底板，該底板具有複數之冷卻通道；提供一通道板，該通道板包含一第一溝槽區域與一第二溝槽區域；將該通道板結合至該底板； 形成複數之通氣孔，其中，該等通氣孔包含至少一第一通氣孔與至少一第二通氣孔，該第一通氣孔連接至該第一溝槽區域，該第二通氣孔連接至該第二溝槽區域，並且其中每一該些冷卻通道係間隔設置於該至少一第一通氣孔與該至少一第二通氣孔之間，並且該第一溝槽區域與該第二溝槽區域係同層排列；以及提供一頂板，將該頂板結合於該通道板。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之氣體噴頭之製作方法，其中，該第一通氣孔被複數之該第二通氣孔圍繞。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之氣體噴頭之製作方法，其中，該等通氣孔係以一機械加工製程或一化學加工製程形成於該底板與該通道板。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之氣體噴頭之製作方法，其中，該底板係以一焊接製程結合至該通道板。
  10. 一種氣體噴頭之製作方法，包含：提供一底板，該底板具有複數之冷卻通道與複數之通氣孔，其中，該等通氣孔包含至少一第一通氣孔與至少一第二通氣孔，其中每一該些冷卻通道係間隔設置於該至少一第一通氣孔與該至少一第二通氣孔之間；提供一通道板，該通道板包含一第一溝槽區域與一第二溝槽區域；將該通道板結合至該底板，其中，該第一通氣孔連接至該第一溝槽區域，該第二通氣孔連接至該第二溝槽區域，並且該第一溝槽區域與該第二溝槽區域係同層排列；以及提供一頂板，將該頂板結合於該通道板。
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