TWM610143U - 氣體混合裝置及半導體製造設備 - Google Patents
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Abstract
一種氣體混合裝置，其包含：主體、氣體混合槽、第一通氣槽、第二通氣槽及第三通氣槽；主體，包含有第一面，第一面設有第一開口及第二開口；氣體混合槽，設置於主體內部；第一通氣槽，設置於主體內部，第一通氣槽自第一開口連通至氣體混合槽；第二通氣槽，設置於主體內部，其具有第一端及第二端，第一端與第二開口連接；第三通氣槽，設置於主體內部，第三通氣槽自氣體混合槽連通至第二通氣槽之第二端，俾使第一通氣槽之直線延伸與第三通氣槽之直線延伸形成夾角。
Description
本新型創作涉及半導體技術領域，尤其有關於一種氣體混合裝置及半導體製造設備。
電漿增強型化學氣相沉積(Plasma-Enhanced CVD，PECVD)是半導體技術領域中應用最為廣泛一種化學沉積技術，通常是在反應腔室中通入兩種或者兩種以上的製程氣體，並藉由控制溫度和壓力，實現多種製程氣體之間的化學反應，從而在晶圓片上沉積一薄膜。
在進行電漿增強型化學氣相沉積過程中，多種製程氣體需要各自輸入至氣體混合槽進行預混合反應，再導入至反應腔室中，但是，目前連通到氣體混合槽的各個管路路徑及內徑皆為同一規格，由於各個製程氣體比重不同，其氣體流動速率亦不同，據此，製程氣體很難在氣體混合槽中達到理想的混合效果，反而有製程氣體彼此混合不均勻導致沉積到晶圓片上之薄膜厚度不一的情況產生。
爰此，本新型創作者認為，應有一種氣體混合裝置，依照各個製程氣體的比重，而規劃對應之管路路徑與內徑，使製程氣體在氣體混合槽中能均勻混合，且沉積至晶圓片上時薄膜的厚度一致，為目前相關業者所亟欲解決之問題。
有鑒於此，本創作即在提供一種氣體混合裝置，其包含：主體、氣體混合槽、第一通氣槽、第二通氣槽及第三通氣槽；主體，包含有第一面，第一面設有第一開口及第二開口；氣體混合槽，設置於主體內部；第一通氣槽，設置於主體內部，第一通氣槽自第一開口連通至氣體混合槽；第二通氣槽，設置於主體內部，其具有第一端及第二端，第一端與第二開口連接；第三通氣槽，設置於主體內部，第三通氣槽自氣體混合槽連通至第二通氣槽之第二端，俾使第一通氣槽之直線延伸與第三通氣槽之直線延伸形成夾角。
所述之氣體混合裝置，其中，夾角介於170度至225度之間。
所述之氣體混合裝置，其中，透過鉸孔的方式自第一開口貫穿主體至氣體混合槽形成第一通氣槽；透過鉸孔的方式自第二開口貫穿主體形成第二通氣槽；透過鉸孔的方式自氣體混合槽貫穿主體至第二通氣槽之第二端，形成第三通氣槽，且第二通氣槽與第三通氣槽之直線延伸交叉處形成銳角夾角。
所述之氣體混合裝置，其中，氣體混合槽與第一通氣槽及第三通氣槽彼此呈垂直。
所述之氣體混合裝置，其中，第三通氣槽之孔徑小於第一通氣槽之孔徑。
所述之氣體混合裝置，其中，主體係為板金屬。
所述之氣體混合裝置，其中，氣體混合槽、第一通氣槽、第二通氣槽及第三通氣槽之槽中空截面形狀可以選自於：圓形、橢圓形、半圓形、三角形、正方形、長方形及多邊形等形狀其中之一。
一種半導體製造設備，其中，半導體製造設備包含上述之氣體混合裝置。
所述之半導體製造設備，其中，半導體製造設備係可以選自電漿增強化學氣相沉積設備(Plasma-Enhanced CVD，PECVD)、化學氣相沉積設備(Chemical Vapor Deposition，CVD)、低壓化學氣相沉積設備(Low-pressure CVD，LPCVD)、常壓化學氣相沉積設備(Atmospheric Pressure CVD，APCVD)、超高真空化學氣相沉積設備(Ultrahigh vacuum CVD，UHVCVD)、微波電漿輔助化學氣相沉積設備(Microwave plasma-assisted CVD，MPCVD)、遠距電漿增強化學氣相沉積設備(Remote plasma-enhanced CVD，RPECVD)其中之一者。
所述之半導體製造設備，其中，更進一步包括控制閥，控制閥外接於氣體混合裝置。
本新型之氣體混合裝置及半導體製造設備包含氣體混合槽、第一通氣槽、第二通氣槽及第三通氣槽，依據各個製程氣體的比重，而規劃各通氣槽路徑與內徑，使製程氣體在氣體混合槽中能均勻進行預混合，再導入至反應腔室中，而使沉積至晶圓承載座上時，形成的薄膜的厚度與均勻度一致。
以下說明係透過圖式之輔助，俾使貴審了解本案之優點、特色、及實施態樣，本新型創作係關於一種氣體混合裝置1：
首先，請先參閱圖1，本新型創作提出一種氣體混合裝置1，係包括：一主體10，該主體10包含有一第一面101，該第一面101設有一第一開口1011及一第二開口1013，其中，該本體10係為一板金屬，材料上可選自：鋁合金、不鏽鋼、鉑金等任一者，在此，並不以上述列舉為限，凡舉有抗腐蝕之性質皆為本說明書所指之本體10。
另外，請同時參閱圖2，且由於各製程氣體比重不同，其氣體流動速率亦不同，據此，本新型依照各個製程氣體的比重，而規劃對應之管路路徑，更進一步說明：本新型之主體10內部更具有一氣體混合槽20、一第一通氣槽30、一第二通氣槽40及一第三通氣槽50，該第一通氣槽30自該第一開口1011連通至該氣體混合槽20；該第二通氣槽40，具有一第一端A及一第二端B，該第一端A與該第二開口1013連接；該第三通氣槽50自該氣體混合槽20連通至該第二通氣槽40之該第二端B，俾使該第一通氣槽30之直線延伸與該第三通氣槽50之直線延伸形成一夾角θ
1。
在一實施例中，該夾角θ
1介於170度至225度之間，最佳為180度平角，且該氣體混合槽30與該第一通氣槽30及該第三通氣槽50彼此呈垂直90度正交。補充說明的是：該氣體混合槽20、該第一通氣槽30、該第二通氣槽40及該第三通氣槽50之槽中空截面形狀可以選自於：圓形、橢圓形、半圓形、三角形、正方形、長方形及多邊形等形狀其中之一，在此，並不以上述列舉為限。
同時，考量到該氣體混合槽20、該第一通氣槽30、該第二通氣槽40及該第三通氣槽50之內徑較小，為精製孔的內壁及尺寸，本新型創作係透過鉸孔的方式自該第一開口1011貫穿該主體10至該氣體混合槽20形成該第一通氣槽30；透過鉸孔的方式自該第二開口1013貫穿該主體10形成該第二通氣槽40；透過鉸孔的方式自該氣體混合槽20貫穿該主體10至該第二通氣槽40之該第二端B，形成該第三通氣槽50，且該第二通氣槽40與該第三通氣槽50之直線延伸交叉處形成銳角夾角θ
2，補充說明的是：該第一通氣槽30之直線沿伸與該氣體混合槽20垂直該第一面101之直線沿伸所形成之一夾角θ
3為17.63度，且該第二通氣槽40之直線沿伸與該第三通氣槽50垂直該第一面101之直線沿伸所形成之一夾角θ
4為2度，據此，本新型創作之夾角θ
2最佳為19.63度。
要特別說明的是：氣體的流動(散佈)速度取決於溫度以及氣體的莫爾質量，其中，氣體粒子速度的一個量度的計算公式為
，其中Vrms為方均根速度，Mm為氣體的莫耳質量，R為莫耳氣體常數，及T為以克耳文為單位的溫度。目前，現有的氣體混合裝置僅只能透過改變氣體壓力或反應腔室的溫度來改變製程氣體的流動速度，導致須另外裝設變壓器或溫度調整器，此舉將使成本大幅增加，再者，由於自該第二開口1013進入的製程氣體比自該第一開口1011進入的製程氣體莫爾質量小，導致自該第二開口1013進入的製程氣體會比較早進入至該氣體混合槽20，據此，本新型創作除了改變各製程氣體輸入至該氣體混合槽20的路徑外，亦將該第三通氣槽50之孔徑R1設計小於該第一通氣槽30之孔徑R2，用以延長製程氣體流入該混合氣體槽20的時間，俾使製程氣體在氣體混合槽中能均勻混合。
接續，請參閱圖3所示，本創作亦提出一半導體製造設備2，該半導體製造設備2主要包括有：一半導體製造設備組件4、該氣體混合裝置1以及一晶圓承載座3，其中，該半導體製造設備2係可以選自一電漿增強化學氣相沉積設備(Plasma-Enhanced CVD，PECVD)、一化學氣相沉積設備(Chemical Vapor Deposition，CVD)、一低壓化學氣相沉積設備(Low-pressure CVD，LPCVD)、一常壓化學氣相沉積設備(Atmospheric Pressure CVD，APCVD)、一超高真空化學氣相沉積設備(Ultrahigh vacuum CVD，UHVCVD)、一微波電漿輔助化學氣相沉積設備(Microwave plasma-assisted CVD，MPCVD)、一遠距電漿增強化學氣相沉積設備(Remote plasma-enhanced CVD，RPECVD)其中之一者，在此，並不以上述列舉為限。
更值得一提的是，該半導體製造設備2更進一步包括一控制閥5、一氣體輸入裝置6及一開關7，該控制閥5與該氣體輸入裝置6連接，該氣體輸入裝置6包含有一第一輸入管61與一第二輸入管62，分別與該氣體混合裝置1的該第一開口1011及該第二開口1013連通，並於該主體11之一第二面103及一第三面105各設有一開口，當進行管線的吹淨作業時(Purge)，讓清潔氣體自該氣體輸入裝置6經該控制閥5、該開關7及該第二面103之開口進入時(同步參考圖1)，清潔氣體只能在該控制閥5、該開關7、該氣體混合槽20、該第一通氣槽30、該第二通氣槽40及該第三通氣槽50所圍構出的空間流動，避免清潔氣體從該第一開口1011或該第二開口1013流出。
補充說明的是：該半導體製造設備組件4內包含有關於各氣相沉積設備所需的組件，如：反應腔室，由於各氣相沉積設備所具備之零組件，為所屬技術領域中具有通常知識者所輕易得知，在此就不一一列舉。
以下開始介紹本新型創作具體實施方式：
＜實施例一＞
請參閱圖1及圖2所示，製程氣體：氧氣(O
2)、三氟化氮(NF
3)、氬(Ar)及一氧化二氮(N
2O)自該第一開口1011經該第一通氣槽30流至該氣體混合槽20內，以及製程氣體：甲矽烷(SiH
4)及氨(NH
3)自該第二開口1013經該第二通氣槽40、該第三通氣槽50流至該氣體混合槽內20，且由於第一通氣槽20與該第三通氣槽50彼此相對設置，據此，製程氣體能彼此相對碰撞，藉以達到更好的混合效果。
＜實施例二＞
請參閱圖3所示，製程氣體：氧氣(O
2)、三氟化氮(NF
3)、氬(Ar)及一氧化二氮(N
2O)分別自該第一輸入管61經該第一開口1011及該第一通氣槽30流至該氣體混合槽20內，以及製程氣體：甲矽烷(SiH
4)及氨(NH
3)自該第二輸入管62該第二開口1013、該第二通氣槽40、該第三通氣槽50流至該氣體混合槽內20內，且由於第一通氣槽20與該第三通氣槽50彼此相對設置，使製程氣體彼此在氣體混合槽中能均勻進行預混合，再導入至反應腔室(未圖式)中，從而使其沉積至晶圓承載座3上之晶圓時，形成的薄膜的厚度與均勻度一致。
綜上所述，本新型之氣體混合裝置及半導體製造設備包含氣體混合槽20、第一通氣槽30、第二通氣槽40及第三通氣槽50，依據各個製程氣體的比重，而規劃各通氣槽路徑與內徑，使製程氣體在氣體混合槽中能均勻進行預混合，再導入至反應腔室中，而使沉積至晶圓承載座3上之晶圓時，形成的薄膜厚度與均勻度一致。
以上所述僅為本創作之較佳實施例，並非用以限定本創作之申請專利權利；同時以上的描述，對於熟知本技術領域之專門人士應可明瞭及實施，因此其他未脫離本創作揭示之精神下所完成的等效改變或修飾，均應包含在申請專利範圍中。
1:氣體混合裝置
2:半導體製造設備
3:晶圓承載座
4:半導體製造設備組件
5:控制閥
6:氣體輸入裝置
7:開關
10:主體
20:氣體混合槽
30:第一通氣槽
40:第二通氣槽
50:第三通氣槽
61:第一輸入管
62:第二輸入管
101:第一面
103:第二面
105:第三面
1011:第一開口
1013:第二開口
A:第一端
B:第二端
θ
1、θ
2、θ
3、θ
4:夾角
R1、R2:孔徑
圖1係顯示本新型創作之氣體混合裝置之立體圖；
圖2係顯示本新型創作之氣體混合裝置之俯視示意圖；
圖3係顯示本新型創作之氣體混合裝置及半導體製造設備之立體元件結構分解圖。
1:氣體混合裝置
10:主體
20:氣體混合槽
30:第一通氣槽
40:第二通氣槽
50:第三通氣槽
101:第一面
1011:第一開口
1013:第二開口
A:第一端
B:第二端
θ1、θ2、θ3、θ4:夾角
R1、R2:孔徑
Claims (10)
- 一種氣體混合裝置，其包含： 一主體，包含有一第一面，該第一面設有一第一開口及一第二開口； 一氣體混合槽，設置於該主體內部； 一第一通氣槽，設置於該主體內部，該第一通氣槽自該第一開口連通至該氣體混合槽； 一第二通氣槽，設置於該主體內部，其具有一第一端及一第二端，該第一端與該第二開口連接；以及 一第三通氣槽，設置於該主體內部，該第三通氣槽自該氣體混合槽連通至該第二通氣槽之該第二端，俾使該第一通氣槽之直線延伸與該第三通氣槽之直線延伸形成一夾角。
- 如請求項1所述之氣體混合裝置，其中，該夾角介於170度至225度之間。
- 如請求項1所述之氣體混合裝置，其中，透過鉸孔的方式自該第一開口貫穿該主體至該氣體混合槽形成該第一通氣槽；透過鉸孔的方式自該第二開口貫穿該主體形成該第二通氣槽；透過鉸孔的方式自該氣體混合槽貫穿該主體至該第二通氣槽之該第二端，形成該第三通氣槽，且該第二通氣槽與該第三通氣槽之直線延伸交叉處形成銳角夾角。
- 如請求項1所述之氣體混合裝置，其中，該氣體混合槽與該第一通氣槽及該第三通氣槽彼此呈垂直。
- 如請求項1所述之氣體混合裝置，其中，該第三通氣槽之孔徑小於該第一通氣槽之孔徑。
- 如請求項1所述之氣體混合裝置，其中，該主體係為一板金屬。
- 如請求項1所述之氣體混合裝置，其中，該氣體混合槽、該第一通氣槽、該第二通氣槽及該第三通氣槽之槽中空截面形狀可以選自於：圓形、橢圓形、半圓形、三角形、正方形、長方形及多邊形等形狀其中之一。
- 一種半導體製造設備，其中，該半導體製造設備包含如請求項1至請求項7之任一項所述之氣體混合裝置。
- 如請求項8所述之半導體製造設備，其中，該半導體製造設備係可以選自一電漿增強化學氣相沉積設備(Plasma-Enhanced CVD，PECVD)、一化學氣相沉積設備(Chemical Vapor Deposition，CVD)、一低壓化學氣相沉積設備(Low-pressure CVD，LPCVD)、一常壓化學氣相沉積設備(Atmospheric Pressure CVD，APCVD)、一超高真空化學氣相沉積設備(Ultrahigh vacuum CVD，UHVCVD)、一微波電漿輔助化學氣相沉積設備(Microwave plasma-assisted CVD，MPCVD)、一遠距電漿增強化學氣相沉積設備(Remote plasma-enhanced CVD，RPECVD)其中之一者。
- 如請求項8所述之半導體製造設備，其中，更進一步包括一控制閥，該控制閥外接於該氣體混合裝置。
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|---|---|---|---|
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