应用于半导体设备的喷射器与上盖板总成制造技术

本发明专利技术是有关一种喷射器与上盖板总成，包含上盖板、喷射器及顶板。上盖板包含多个流体冷却通道。喷射器设置于上盖板，包含气源分配器、流体冷却式气源通道、多个气源喷射板及导锥。气源分配器均匀分布多种气体及气源通道冷却流体，流体冷却式气源通道连接气源分配器，导入气源通道冷却流体形成多个流体墙，并导入第一气体及多种气体。多个气源喷射板及导锥依序设置于该流体冷却式气源通道下，顶板贴附于上盖板表面及邻近喷射器一侧。本发明专利技术可防止一般现有的工艺中堆积脏污物质附着于顶板的下表面，提高工艺正品率，同时具备可调变气源流速与流场特征，利于工艺开发，更具实用性。

【技术实现步骤摘要】
应用于半导体设备的喷射器与上盖板总成
本专利技术是有关于一种应用于半导体设备的喷射器与上盖板总成，特别是有关于一种温度可调变式上盖板及其上的可拆卸式喷射器。
技术介绍
在薄膜沉积工艺中，附加在上盖板之上的顶板(ceiling)的下表面温度必须被控制约300°C左右，以避免工艺中脏污颗粒堆积附着于顶板的下表面并随之掉落于晶圆之上，造成工艺晶圆的正品率不佳。而顶板的下表面温度取决于上盖板与顶板的结合方式及冷却方式。在薄膜生长过程中，在反应腔内是利用喷射器将气源气体水平喷射至附加电路板(susceptor)之上进行混合,再利用加热所引起的物理或化学反应，从而在晶圆上沉积薄膜。喷射器的设计必须令气源气体水平喷出并达成均匀分布于旋转之附加电路板表面，从而在附加电路板表面产生均匀的边界层，以利于沉积薄膜的进行。除此之外，喷射器气源出口的间距与倾角对于工艺的结果亦有决定性的影响。传统的上盖板为单层结构，以冷却水直接冷却。附加在上盖板上的顶板与上盖板有间距，该间距可以通入不同流量与气体组合的混合气体以控制顶板下表面的温度，目的为防止工艺中堆积脏污颗粒附着于顶板的下表面并掉落于晶圆上，影响晶圆的正品率。此设计必须使用氢气(H2)与氮气(N2)以及气体流量控制器(MFC)以调变不同流量与气体组合，并且必须使顶板与上盖板的间距维持在0.1mm并且非常均匀，以利于产生组合气体流过时的均匀性，进而达成温度的均匀性。传统的喷射器是在薄膜生长过程中，在反应腔内将气源气体水平喷射至附加电路板上开始混合，再利用加热所引起的物理或化学反应，从而在基材上沉积出薄膜。先前使用的一体式喷射器为以多个零件组合而成并以硬焊(Brazing)工法焊接成一个独立组件，不仅制作上正品率较低，而且使用上也容易因狭小的流体路通道阻塞而导致漏水发生，从而必须更换整个喷射器组件。最重要是气源喷射板出口的间距为固定无法调整，将限制流速与流场型态等工艺参数的调变。需要调变流速与流场型态时必须整组更换以对应。有鉴于上述现有的应用于半导体设备的喷射器与上盖板总成存在的缺陷，本专利技术人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新的喷射器与上盖板总成，可防止一般现有的工艺中堆积脏污物质附着于顶板的下表面，提高工艺正品率，同时具备可调变气源流速与流场特征，以利于工艺开发，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于，克服现有的应用于工艺系统的上盖板存在的缺陷，而提供一种新的应用于工艺系统的上盖板，所要解决的技术问题是提升晶圆正品率，使组件缩减并可降低成本，且容易安装，非常适于实用。本专利技术的另一目的在于，提供一种新的应用于工艺系统的喷射器，将喷射器拆解成多个子结构，气源喷射器设计成具备均匀分布的多孔式喷洒头(showerhead)，可进行气源的均匀分布；若流体冷却式气源通道因反复加温而漏出，则可以仅更换流体冷却式气源通道以节省成本；若需要调整气源喷射板出口间距，则可以新设计的气源喷射板直接更换旧气源喷射板，不需更换整组喷射器。所要解决的技术问题是使其具备新功能，以及降低成本、维修容易等优点，从而更加适于实用。 本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出一种喷射器与上盖板总成，包含上盖板、喷射器以及顶板。上盖板包含多个流体冷却通道。喷射器设置于上盖板，包含气源分配器、流体冷却式气源通道、多个气源喷射板及导锥。气源分配器均匀分布多种气体及气源通道冷却流体，气源分配器包含气体管路导入第一气体。流体冷却式气源通道连接气源分配器，导入气源通道冷却流体形成多个流体墙，并导入第一气体及多种气体。流体冷却式气源通道包含多个独立信道、第一气体信道及多个气体通道。独立信道导入气源信道冷却流体形成多个流体墙。第一气体通道连接气体管路。气体通道分别导入多种气体。独立信道位于相邻二个气体信道之间以及外侧。多个气源喷射板及导锥依序设置于该流体冷却式气源通道之下，相邻二个气源喷射板改变多种气体其中之一的流动方向，气源喷射板及导锥改变第一气体的流动方向。顶板则贴附于上盖板的表面及邻近于喷射器的一侧。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的喷射器与上盖板总成，其中所述的邻近该顶板的该流体冷却信道通入温度最闻的该冷却流体。前述的喷射器与上盖板总成，其中所述的多个冷却流体包含多个具有不同热传导特性的冷却流体。前述的喷射器与上盖板总成，其中所述的气源分配器包含外壳及多个隔板，每一个该隔板包含多个开孔以均匀分布该多种气体及该气源通道冷却流体，该气体管路穿越该外壳、该隔板以导入第一气体；及多个导管，每一个该导管位于每一个该隔板的开孔内并穿越该隔板以输送该多种气体。前述的喷射器与上盖板总成，其中所述的导管与该隔板之间的穿越接口是以硬焊方式封合。前述的喷射器与上盖板总成，其中所述的隔板包含具有多圈开孔结构的气体均匀分布板。前述的喷射器与上盖板总成，其中所述的气源喷射板包含具有平盘边缘的喷射板。前述的喷射器与上盖板总成，其中所述的导锥的底面与基板载台(substratesusceptor)的上表面齐平。前述的喷射器与上盖板总成，其中所述的导锥的锥顶与该气体管路的连接处有多个开孔。前述的喷射器与上盖板总成，其中所述的气源喷射板包含三个有平盘边缘的倒立盘状喷射板、有曲度的倒立碗状喷射板或中间为中空且圆心到圆周逐渐变厚度的喷射板其中之一。前述的喷射器与上盖板总成，其中所述的前述的喷射器与上盖板总成，其中所述的气源喷射板与该导锥之间的间距与倾角可调整。前述的喷射器与上盖板总成，其中所述的流体冷却式气源通道以至少一个螺丝锁固于该气源分配器上，该气源喷射板以至少一个螺丝锁固于该流体冷却式气源通道上。本专利技术的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本专利技术提出的应用于工艺系统的上盖板，包含上板、中隔板以及下板。该上板与该中隔板之间具有第一流体冷却通道，用以导入第一冷却流体。该中隔板与该下板之间具有第二流体冷却通道，用以导入第二冷却流体。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的上盖板，其中所述的第二冷却流体的温度较第一冷却流体高。前述的上盖板，其中所述的第一与第二流体冷却通道包含回旋式冷却通路。前述的上盖板，其中所述的第一与第二冷却流体的热传导特性及温度不同，或该第二冷却流体与第一冷却流体相同但温度不同，形成一个高温至低温的温度梯度。前述的上盖板，其中所述的上盖板更包含贴附于该下板的顶板。本专利技术的目的及解 决其技术问题另外再采用以下技术方案来实现。依据本专利技术提出的应用于工艺系统的喷射器，包含气源分配器、流体冷却式气源通道、多个气源喷射板及导锥。气源分配器包含:由外壳及第一隔板组成的第二气源气体层，该第一隔板包含多个开孔以均匀分布第二气体；由该第一隔板与第二隔板组成的第三气源气体层，该第二隔板包含多个开孔以均匀分布第三气体；由该第二隔板与第三隔板组成的流体冷却层，该第三隔板包含多个开孔以分布第三冷却流体；多个第二导管，每一个该第二导管位于每一个该第一隔板的开孔内并穿越该第一隔板、该第二隔板本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种喷射器与上盖板总成，其特征在于其包含：上盖板，该上盖板包含多个流体冷却通道，用以分别导入多个不同温度冷却流体以形成温度梯度；喷射器，该喷射器设置于该上盖板，包含：气源分配器，该气源分配器均匀分布多种气体及气源通道冷却流体，该气源分配器包含气体管路，该气体管路穿越该气源分配器以导入第一气体；流体冷却式气源通道，该流体冷却式气源通道连接该气源分配器，包含:多个独立通道，以导入该气源通道冷却流体形成多个流体墙；第一气体信道，该第一气体通道连接该气体管路；及多个气体通道，以分别导入该多种气体；其中该独立信道位于相邻二个该气体通道之间以及外侧；及多个气源喷射板及导锥依序设置于该流体冷却式气源通道下，相邻二个该气源喷射板改变该多种气体其中之一的流动方向，该气源喷射板及该导锥改变该第一气体的流动方向；以及顶板，设置贴附于该上盖板的表面及邻近于该喷射器的一侧。

【技术特征摘要】
2013.02.23 TW 1021063411.一种喷射器与上盖板总成，其特征在于其包含: 上盖板，该上盖板包含多个流体冷却通道，用以分别导入多个不同温度冷却流体以形成温度梯度； 喷射器，该喷射器设置于该上盖板，包含: 气源分配器，该气源分配器均匀分布多种气体及气源通道冷却流体，该气源分配器包含气体管路，该气体管路穿越该气源分配器以导入第一气体； 流体冷却式气源通道，该流体冷却式气源通道连接该气源分配器，包含: 多个独立通道，以导入该气源通道冷却流体形成多个流体墙； 第一气体信道，该第一气体通道连接该气体管路；及 多个气体通道，以分别导入该多种气体； 其中该独立信道位于相邻二个该气体通道之间以及外侧；及 多个气源喷射板及导锥依序设置于该流体冷却式气源通道下，相邻二个该气源喷射板改变该多种气体其中之一的流动方向，该气源喷射板及该导锥改变该第一气体的流动方向；以及 顶板，设置贴附于该上盖板的表面及邻近于该喷射器的一侧。2.根据权利要求1所述的喷射器与上盖板总成，其特征在于其中所述的邻近该顶板的该流体冷却信道通入温度最高的该冷却流体。3.根据权利要求1所述的喷射器与上盖板总成，其特征在于其中所述的多个冷却流体包含多个具有不同热传导特性的冷却流体。4.根据权利要求1所述的喷射器与上盖板总成，其特征在于其中所述的气源分配器包含: 外壳及多个隔板，每一个该隔板包含多个开孔以均匀分布该多种气体及该气源通道冷却流体，该气体管路穿越该外壳、该隔板以导入第一气体；及 多个导管，每一个该导管位于每一个该隔板的开孔内并穿越该隔板以输送该多种气体。5.根据权利要求4所述之喷射器与上盖板总成，其特征在于其中所述的导管与该隔板之间的穿越接口是以硬焊方式封合。6.根据权利要求4所述的喷射器与上盖板总成，其特征在于其中所述的隔板包含具有多圈开孔结构的气体均匀分布板。7.根据权利要求1所述的喷射器与上盖板总成，其特征在于其中所述的气源喷射板包含具有平盘边缘的喷射板。8.根据权利要求1所述的喷射器与上盖板总成，其特征在于其中所述的导锥的底面与基板载台的上表面齐平。9.根据权利要求1所述的喷射器与上盖板总成，其特征在于其中所述的导锥的锥顶与该气体管路的连接处有多个开孔。10.根据权利要求1所述的喷射器与上盖板总成，其特征在于其中所述的气源喷射板包含三个有平盘边缘的倒立盘状喷射板、有曲度的倒立碗状喷射板或中间为中空且圆心到圆周逐渐变厚度的喷射板其中之一。11.根据权利要求1所述的喷射器与上盖板总成，其特征在于其中所述的气源喷射板与该导锥之间的间距与倾角可调整。12.根据权利要求1所述的喷射器与上盖板总成，其特征在于其中所述的流体冷却式气源通道以至少一个螺丝锁固于该气源分配器上，该气源喷射板以至少一个螺丝锁固于该流体冷却式气源通道上。13.一种应用于工艺系统的上盖板，其特征在于其包含: 上板； 中隔 板，该上板与该中隔板之间具有第一流体冷却通道，用以导入第一冷却流体；以及 下板，该中隔板与该下板之间具有第二流体冷却通道，用以导入第二冷却流体。14.根据权利要求13所述的上盖板，其特征在于其中所述的第二冷却流体的温度较该第一冷却流体高。15.根据权利要求13所述的上盖板，其特征在于其中所述的第一与第二流体冷却通道包含回旋式冷却通路。16.根据权利要求13所述的上盖板，其特征在于其中所述的第一与第二冷却流体的热传导特性及温度不同，或该第二冷却流体与该第一冷却流体相同但温度不同，形成一个高温至低温的温度梯度。17.根据权利要求13所述的上盖板，其特征在于其中所述的上盖板更包含贴附于该下板的顶板。18.一种应用于工艺系统的喷射器，其特征在于其包含: 气源分配器，包含: 由外壳及第一隔板组成的第二气源气体层，该第一隔板包含多个开孔以均匀分布第二气...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄灿华，韩宗勋，黄建宝，伍苗展，
申请(专利权)人：汉民科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71