CN101994100B - 化学气相沉积设备的安装方法及化学气相沉积设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种化学气相沉积设备的安装方法及化学气相沉积设备，其安装方法包括步骤：将晶舟安装在基座上，且在所述晶舟一侧设置有投影板；在所述投影板设置参照物；第一光束照射所述晶舟，使所述晶舟投影到所述投影板上形成晶舟投影；沿所述基座的中心轴旋转所述基座，且上述晶舟和所述基座一起旋转，测量在旋转过程中所述晶舟投影与所述参照物之间的距离，当旋转过程中所述距离发生变化时，则调整所述晶舟在所述基座上的位置，从而使得安装时晶舟能位于反应腔室中心。

Description

化学气相沉积设备的安装方法及化学气相沉积设备

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种化学气相沉积设备的安装方法及化学气相沉积设备。

背景技术

在半导体器件的制造过程中，需要形成绝缘介质层和导电层等结构来完成器件的电学性能，其中一些是通过化学气相沉积(CVD)的方式沉积在晶圆的表面。

图1为一种常用的低压化学沉积(LPCVD)设备，如图1所示，常用的低压化学沉积设备包括反应腔室(chamber)10，在反应腔室内包括用于加热的内加热管(Inner Tube)20，用于加热的外加热管(Outer Tube)30，用于盛放晶片的晶舟(Boat)40，用于安装晶舟的基座(Pedestal)50，用于固定基座的金属支架(Cap Support Ring)60，以及用于安装金属支架的热缩套管(Endcap)70。其中晶舟40、基座50、金属支架60、热缩套管70的中心轴在一条直线上，且和反应腔室的中心轴重合，并且晶舟可以沿该中心轴旋转。

对晶片进行沉积工艺的时候，首先将晶片安装在晶舟40内，将晶舟40安装在基座50上，基座安装在金属支架60上，金属支架安装在热缩套管70上，然后将该安装好的结构放置于反应腔室10内，接着向反应腔室10注入反应气体，内加热管20和外加热管30升温对晶片进行加热，并且旋转晶舟40，从而使反应物均匀的沉积在晶片上。

例如在公开号为“1259450C”的中国专利中，提供了一种用于半导体膜及类似物的化学气相沉积装置和方法，其中在与所述基体平行的方向上提供原料气体；以与所述基体垂直的方法来向其提供强制气体；且从强制气体引入部分向反应器提供的强制气体在强制气体引入部分的中部的单位面积的流速小于在其圆周部分的对应流速，或者，在原料气体通道中部的流速小于在所述通道两端部分的流速。

上述的化学气相沉积设备都需要进行定期保养(PM)，例如更换加热管、晶舟40和基座50，然而在安装的时候如果晶舟40中心轴不和反应腔室10的中心轴重合，从而使晶舟不位于反应腔室中心，这样可能导致晶舟上的晶片沉积不均匀，为了避免上述现象，传统的方法是在安装好之后先进行一次沉积，然后对沉积之后的晶片进行测试，看沉积的是否均匀，但这样需要很长时间，例如24小时，并且对于比较小的问题还是测试不到，因此怎样使晶舟40能位于反应腔室中心是较难解决的问题。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种化学气相沉积设备的安装方法及化学气相沉积设备，从而使得安装时晶舟能位于反应腔室中心。

为了解决上述问题，本发明提供了一种化学气相沉积设备的安装方法，包括步骤：将晶舟安装在基座上，且在所述晶舟的上方或下方设置有投影板；在所述投影板设置参照物；第一光束照射所述晶舟，使所述晶舟投影到所述投影板上形成晶舟投影；沿所述基座的中心轴旋转所述基座，且上述晶舟和所述基座一起旋转，测量在旋转过程中所述晶舟投影与所述参照物之间的距离，当旋转过程中所述距离发生变化时，则调整所述晶舟在所述基座上的位置。

可选的，所述晶舟安装在基座上方，所述投影板设置在所述晶舟上方；第一光束从所述基座下方，向上方照射所述晶舟；所述参照物的设置方法为，利用第二光束向上方照射，且所述第二光束直接照射在投影板上，形成光束影像，所述光束影像为所述参照物。

可选的，将晶舟安装在基座上方步骤之前还包括：将基座安装在金属支架上方，在所述基座上方设置投影板；

第一光束从所述基座下方，向上方照射所述基座，使所述基座投影到所述投影板上形成基座投影，第二光束向上方照射，且所述第二光束直接照射在投影板上，形成光束影像；

沿所述金属支架的中心轴旋转所述金属支架，且所述基座和所述金属支架一起旋转，测量在旋转过程中所述基座投影与光束影像之间的距离，当旋转过程中所述距离发生变化时，则调整所述基座在所述金属支架上的位置。

可选的，所述第一光束沿所述基座的中心轴方向照射。

可选的，所述第二光束沿所述基座的中心轴方向照射。

可选的，所述光束影像为圆形。

可选的，所述晶舟投影为圆形。

可选的，在旋转前所述光束影像和所述晶舟投影相切。

相应的本发明还提供了一种化学气相沉积设备，包括：晶舟，用于盛放晶片，安装在基座上；基座，用于安装所述晶舟并带动其沿所述基座的中心轴旋转；还包括：投影板，位于所述晶舟的上方或下方；第一发光设备，用于照射所述晶舟，晶舟投影到所述投影板上形成晶舟投影；参考物，设置于所述投影板上。

可选的，所述投影板位于所述晶舟上方；第一发光设备位于所述基座下方；还包括第二发光设备，用于从所述基座下方，向上方照射，且所述第二发光设备直接照射在投影板上，形成光束影像，所述光束影像为所述参照物。

可选的，还包括：金属支架和热缩套管，所述基座安装在金属支架上方，将所述金属支架安装在热缩套管上方；且

第一发光设备位于所述热缩套管下方。

可选的，所述第一发光设备沿所述基座的中心轴方向照射。

可选的，所述第二发光设备沿所述基座的中心轴方向照射。

可选的，所述光束影像为圆形。

可选的，所述晶舟投影为圆形。

可选的，在旋转前所述光束影像和所述晶舟投影相切。

和现有技术相比，上述技术方案的优点在于：

利用了光成像的原理，使晶舟投影到投影板上，并在投影板上述设置参照物，晶舟的投影为目标，参照物为参考，通常基座、金属支架、热缩套管的中心轴和反应腔室的中心轴重合，如果晶舟不位于反应腔室的中心，也就是晶舟的中心轴和基座的中心轴不重合时，以基座的中心轴为轴旋转则晶舟的投影会发生变化，这样相对于参照物位置就会变化，从而可以及时调整，使得晶舟的中心轴和基座的中心轴重合。从而使晶舟能位于反应腔室中心。

附图说明

通过附图中所示的本发明的优选实施例的更具体说明，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1为一种常用的低压化学沉积设备；

图2为本发明的化学气相沉积设备的安装方法流程图；

图3至图4为本发明的化学沉积设备的安装方法一实施例的示意图；

图5为本发明的化学沉积设备一实施例的示意图。

具体实施方式

参考图1，利用现有技术中的一种化学气相沉积设备在对晶片进行化学气相沉积工艺的时候，首先将晶片安装在晶舟40内，将晶舟40安装在基座50上，基座安装在金属支架60上，金属支架安装在热缩套管70上，然后将该安装好的结构放置于反应腔室10内，接着向反应腔室10注入反应气体，内加热管20和外加热管30升温对晶片进行加热，并且旋转晶舟40，从而使反应物均匀的沉积在晶片上。其中在安装的时候如果晶舟40、基座50、金属支架60、热缩套管70和反应腔室10的中心轴重合，这样晶舟可以位于反应室的中心，进行化学气相沉积的时候沉积物可以均匀的沉积在晶片表面。

但是，在进行定期保养更换加热管、晶舟和基座等之后，安装的时候加热管、晶舟和基座不容易将中心轴安装在一条直线上。本发明的发明人在研究后认为可以利用光学成像的原理，从而将加热管、晶舟和基座准确定位。

由此发明人提供了一种化学气相沉积设备的安装方法，包括步骤：将晶舟安装在基座上，且在所述晶舟的上方或下方设置有投影板；在所述投影板设置参照物；第一光束照射所述晶舟，使所述晶舟投影到所述投影板上形成晶舟投影；沿所述基座的中心轴旋转所述基座，且上述晶舟和所述基座一起旋转，测量在旋转过程中所述晶舟投影与所述参照物之间的距离，当旋转过程中所述距离发生变化时，则调整所述晶舟在所述基座上的位置。

可选的，所述晶舟安装在基座上方，所述投影板设置在所述晶舟上方；第一光束从所述基座下方，向上方照射所述晶舟；所述参照物的设置方法为，利用第二光束向上方照射，且所述第二光束直接照射在投影板上，形成光束影像，所述光束影像为所述参照物。

可选的，将晶舟安装在基座上方步骤之前还包括：将基座安装在金属支架上方，在所述基座上方设置投影板；

第一光束从所述基座下方，向上方照射所述基座，使所述基座投影到所述投影板上形成基座投影，第二光束向上方照射，且所述第二光束直接照射在投影板上，形成光束影像；

沿所述金属支架的中心轴旋转所述金属支架，且所述基座和所述金属支架一起旋转，测量在旋转过程中所述基座投影与光束影像之间的距离，当旋转过程中所述距离发生变化时，则调整所述基座在所述金属支架上的位置。

可选的，所述第一光束沿所述基座的中心轴方向照射。

可选的，所述第二光束沿所述基座的中心轴方向照射。

可选的，所述光束影像为圆形。

可选的，所述晶舟投影为圆形。

可选的，在旋转前所述光束影像和所述晶舟投影相切。

相应的本发明还提供了一种化学气相沉积设备，包括：晶舟，用于盛放晶片，安装在基座上；基座，用于安装所述晶舟并带动其沿所述基座的中心轴旋转；还包括：投影板，位于所述晶舟的上方或下方；第一发光设备，用于照射所述晶舟，晶舟投影到所述投影板上形成晶舟投影；参考物，设置于所述投影板上。

可选的，所述投影板位于所述晶舟上方；第一发光设备位于所述基座下方；还包括第二发光设备，用于从所述基座下方，向上方照射，且所述第二发光设备直接照射在投影板上，形成光束影像，所述光束影像为所述参照物。

可选的，还包括：金属支架和热缩套管，所述基座安装在金属支架上方，将所述金属支架安装在热缩套管上方；且

第一发光设备位于所述热缩套管下方。

可选的，所述第一发光设备沿所述基座的中心轴方向照射。

可选的，所述第二发光设备沿所述基座的中心轴方向照射。

可选的，所述光束影像为圆形。

可选的，所述晶舟投影为圆形。

可选的，在旋转前所述光束影像和所述晶舟投影相切。

上述化学气相沉积设备的安装方法利用了光成像的原理，使晶舟和第二光束都投影到投影板上，晶舟的投影为目标，第二光束的投影为参考，如果晶舟不位于反应腔室的中心，也就是晶舟的中心轴和基座的中心轴(也就是反应腔室的中心轴)不重合，以基座的中心轴为轴旋转则晶舟的投影会发生变化，这样相对于第二光束的投影位置就会变化，从而可以及时调整，使得晶舟的中心轴和基座的中心轴重合。从而使晶舟能位于反应腔室中心。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

其次，本发明利用示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是实例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

图2为本发明的化学气相沉积设备的安装方法流程图。图3至图4为本发明的化学沉积设备的安装方法一实施例的示意图。

如图2所示，本发明的化学沉积设备的安装方法包括步骤：

S10：将晶舟安装在基座上，且在所述晶舟一侧设置有投影板。

具体的参考图3，在更换完晶舟310之后，需要将晶舟310安装在基座320上，其中在晶舟310上具有第一扣件(未图示)，基座320上具有第二扣件(未图示)，第一扣件和第二扣件可以扣在一起，从而将晶舟310固定在基座320上，但是第一扣件和第二扣件扣在一起之后，在平行于与基座310中心轴垂直的平面方向还具有1mm至2mm的间隙，换言之，第一扣件和第二扣件扣在沿中心轴垂直方向还可以活动1mm至2mm，这样的话就使得晶舟310的中心轴和基座320的中心轴可能偏移1mm至2mm，而通常基座320的中心轴和反应腔室的中心轴重合，也就是基座位于反应室中心，因此这样晶舟310的中心轴就偏移反应室中心。

在本发明中，安装晶舟310的时候，首先将晶舟通过第一扣件和第二扣件固定在基座320上，并且晶舟310位于基座320上方，然后在晶舟310上方设置投影板325，所述投影板325可以为金属板。

在一个优选实施方式中，将晶舟310安装在基座320上方步骤之前还包括：将所述基座320安装在金属支架330上方，将所述金属支架330安装在热缩套管340上方。

S11：在所述投影板上设置参照物。

具体的参考图4，可以在晶舟210投影的之前、之后或者同时，优选的，利用第二光束420沿所述基座320的中心轴方向，向上方照射，且所述第二光束420直接照射在投影板325上，形成光束影像，其中第二光束可以是可见光或者激光。光束影像为圆形光斑。当然除此之外，第二光束410也可以沿和所述基座320的中心轴呈一定角度方向照射，从而光束影像可能为椭圆形或者其它形状。所述光束影像即为参照物360。

在另一实施例中，也可以不利用第二光束，而是直接在投影板上设置参照物360，例如圆形图形，或者其它图形等。

S12：第一光束照射所述晶舟，使所述晶舟投影到所述投影板上形成晶舟投影。

在现有技术中没有有效的定位晶舟的方法，因此只能在固定好晶舟和基座之后，采用样片进行化学气相沉积，然后测试其沉积的均匀度，再通过测试结果来调整晶舟的位置。但是一次沉积和测试的时间很长，例如有的需要24小时，这样就非常浪费时间。

在本发明中，具体的参考图4，利用第一光束410从所述基座320下方，向上方照射所述基座320，使所述基座320和所述晶舟310投影到所述投影板上形成晶舟投影，其中第一光束可以是可见光或者激光。第一光束410从基座320下方向上照射，在一化学气相沉积设备中，由于基底为透明材质，因此在投影的时候投影板上会显示晶舟投影。

在另一化学气相沉积设备中，由于晶舟的横截面积大于基座的横截面积，因此在投影的时候投影板上会显示晶舟投影，而基座的投影被晶舟投影盖住。

在一个优选实施方式中，所述第一光束410沿所述基座320的中心轴方向照射，通常晶舟的横截面为圆形，这样便于放置晶片，因此晶舟沿中心轴方向的投影为圆形阴影。当然除此之外，第一光束410也可以沿和所述基座320的中心轴呈一定角度方向照射，从而晶舟投影可能为椭圆形或者其它形状。

在一个优选实施例中，调整第一光束410和第二光束420之间的间距，从而使得晶舟投影和光束影像相切，这样当晶舟投影出现一点偏移时就会出现晶舟投影和光束影像相交或者离开，从而便于观察发现晶舟影像偏移的问题。

S14：沿所述基座的中心轴旋转所述基座，且上述晶舟和所述基座一起旋转，测量在旋转过程中所述晶舟投影与所述参照物之间的距离，当旋转过程中所述距离发生变化时，则调整所述晶舟在所述基座上的位置。

在本发明中，具体的参考图5，沿基座320的中心轴旋转，因为晶舟310固定在基座320上方，因此在基座旋转320时晶舟310随着基座320一起旋转，晶舟投影也会随着晶舟旋转，但是因为晶舟310为圆形，晶舟投影也为圆形，从而如果晶舟310的中心轴和基座320的中心轴重合，那么晶舟投影和光束影像将始终保持相切，但如果晶舟310的中心轴和基座320的中心轴相对偏移，那么随着旋转晶舟投影的位置将发生变化，所述晶舟投影与光束影像之间的距离将发生变化，从而晶舟投影和光束影像将相交或者离开，一旦出现上述相交或者离开现象就可以及时调整晶舟在基底上的位置，直到随着基座的旋转晶舟投影和光束影像将始终保持相切。

如果晶舟投影或光束影像不为圆形，那么同样可以利用晶舟投影和光束影像之间的相对位置来判断晶舟310的中心轴和基座320的中心轴是否重合。

在将所述基座320安装在金属支架330上方时，存在和安装晶舟310相同的问题，因此可以利用相同的方法进行调整。在一个具体实施方式中，将晶舟310安装在基座320上方步骤之前还包括：将基座320安装在金属支架330上方，在所述基座320上方设置投影板325；第一光束410从所述基座320下方，向上方照射所述基座320，使所述基座320投影到所述投影板325上形成基座320投影，第二光束向上方照射，且所述第二光束直接照射在投影板325上，形成光束影像；沿所述金属支架330的中心轴旋转所述金属支架330，且所述基座320和所述金属支架330一起旋转，测量在旋转过程中所述基座投影与光束影像之间的距离，当旋转过程中所述距离发生变化时，则调整所述基座在所述金属支架330上的位置。

当然在其它实施例中，所述投影板也可以设置在所述晶舟的另一侧，也就是如果晶舟安装在基底上方，则投影板设置在基底下方。第一光束410从上向下的照射晶舟和基底。第二光束同样从上向下的照射，在投影板上形成光束影影像，即参照物360。

通常热缩套管和金属支架的中心轴和反应腔室的中心轴重合，因此上述方法在安装的过程中保证了基座和晶舟的中心轴与金属支架的中心轴重合，从而也就保证了基座和晶舟的中心轴和反应腔室的中心轴重合，使晶舟位于反应腔室的中心。并且上述方法操作简单，大大节省了检测的时间，提高了效率，降低了成本。

相应的本发明还提供了一种化学气相沉积设备，参考图5，包括：

晶舟，用于盛放晶片，安装在基座320上；基座320，用于安装所述晶舟310并带动其沿所述基座320的中心轴旋转；还包括：投影板325，位于所述晶舟310一侧；第一发光设备510，用于照射所述晶舟310，所述晶舟310投影到所述投影板325上形成晶舟投影；参考物360设置于所述投影板325上。

优选的，所述投影板325位于所述晶舟310上方；第一发光设备510位于所述基座320下方；还包括第二发光设备520，用于从所述基座320下方，向上方照射，且所述第二发光设备520直接照射在投影板325上，形成光束影像，所述光束影像即为所述参照物360。

优选的，还包括：金属支架330和热缩套管340，所述基座320安装在金属支架330上方，将所述金属支架330安装在热缩套管340上方；且第一发光设备510位于所述热缩套管340下方。

优选的，所述第一发光设备510沿所述基座320的中心轴方向照射。

优选的，所述第二发光设备520沿所述基座320的中心轴方向照射。

优选的，所述光束影像为圆形。

优选的，所述晶舟投影为圆形。

优选的，在旋转前所述光束影像和所述晶舟投影相切。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (16)

1.一种化学气相沉积设备的安装方法，其特征在于，包括步骤：

将晶舟安装在基座上，且在所述晶舟的上方或下方设置有投影板；

在所述投影板上设置参照物；

第一光束照射所述晶舟，使所述晶舟投影到所述投影板上形成晶舟投影；

沿所述基座的中心轴旋转所述基座，且上述晶舟和所述基座一起旋转，测量在旋转过程中所述晶舟投影与所述参照物之间的距离，当旋转过程中所述距离发生变化时，则调整所述晶舟在所述基座上的位置。

2.根据权利要求1所述的化学气相沉积设备的安装方法，其特征在于，所述晶舟安装在基座上方，所述投影板设置在所述晶舟上方；第一光束从所述基座下方，向上方照射所述晶舟；

所述参照物的设置方法为，利用第二光束向上方照射，且所述第二光束直接照射在投影板上，形成光束影像，所述光束影像为所述参照物。

3.根据权利要求2所述的化学气相沉积设备的安装方法，其特征在于，将晶舟安装在基座上方步骤之前还包括：将基座安装在金属支架上方，在所述基座上方设置投影板；

第一光束从所述基座下方，向上方照射所述基座，使所述基座投影到所述投影板上形成基座投影，第二光束向上方照射，且所述第二光束直接照射在投影板上，形成光束影像；

沿所述金属支架的中心轴旋转所述金属支架，且所述基座和所述金属支架一起旋转，测量在旋转过程中所述基座投影与光束影像之间的距离，当旋转过程中所述距离发生变化时，则调整所述基座在所述金属支架上的位置。

4.根据权利要求3所述的化学气相沉积设备的安装方法，其特征在于，所述第一光束沿所述基座的中心轴方向照射。

5.根据权利要求4所述的化学气相沉积设备的安装方法，其特征在于，所述第二光束沿所述基座的中心轴方向照射。

6.根据权利要求5所述的化学气相沉积设备的安装方法，其特征在于，所述光束影像为圆形。

7.根据权利要求6所述的化学气相沉积设备的安装方法，其特征在于，所述晶舟投影为圆形。

8.根据权利要求7所述的化学气相沉积设备的安装方法，其特征在于，在旋转前所述光束影像和所述晶舟投影相切。

9.一种化学气相沉积设备，包括：晶舟，用于盛放晶片，安装在基座上；基座，用于安装所述晶舟并带动其沿所述基座的中心轴旋转；其特征在于，还包括：

投影板，位于所述晶舟的上方或下方；

第一发光设备，用于照射所述晶舟，晶舟投影到所述投影板上形成晶舟投影；

参考物，设置于所述投影板上。

10.根据权利要求9所述的化学气相沉积设备，其特征在于，

所述投影板位于所述晶舟上方；

第一发光设备位于所述基座下方；

还包括第二发光设备，用于从所述基座下方，向上方照射，且所述第二发光设备直接照射在投影板上，形成光束影像，所述光束影像为所述参照物。

11.根据权利要求10所述的化学气相沉积设备，其特征在于，还包括：金属支架和热缩套管，所述基座安装在金属支架上方，将所述金属支架安装在热缩套管上方；且

第一发光设备位于所述热缩套管下方。

12.根据权利要求11所述的化学气相沉积设备，其特征在于，所述第一发光设备沿所述基座的中心轴方向照射。

13.根据权利要求12所述的化学气相沉积设备，其特征在于，所述第二发光设备沿所述基座的中心轴方向照射。

14.根据权利要求13所述的化学气相沉积设备，其特征在于，所述光束影像为圆形。

15.根据权利要求14所述的化学气相沉积设备，其特征在于，所述晶舟投影为圆形。

16.根据权利要求15所述的化学气相沉积设备，其特征在于，在旋转前所述光束影像和所述晶舟投影相切。

Images