CN103074596B - 采用电磁加热的cvd设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半导体生产设备的设计领域，尤其涉及采用电磁加热的CVD设备。本发明提供采用电磁加热的CVD设备，通过设置与传输带配合的滚筒组，达到壳体与传输带之间动态的密封效果；通过设置供惰性气体进入的进气口和离开的排气口达到避免放置于所述传输带上的待镀膜材料与空气发生化学反应；通过采用移动的电磁混合装置，使得整个电磁混合装置的设计得以实现微型化。本发明具有占用空间小，成本低廉的特点。

Description

采用电磁加热的CVD设备

技术领域

本发明涉及半导体生产设备的设计领域，尤其涉及采用电磁加热的CVD设备。

背景技术

化学气相沉积(英文：Chemical Vapor Deposition，简称CVD)是一种用来产生纯度高、性能好的固态材料的化学技术。半导体产业使用此技术来成长薄膜。典型的CVD制程是将晶圆(基底)暴露在一种或多种不同的前驱物下，在基底表面发生化学反应或/及化学分解来产生欲沉积的薄膜。反应过程中通常也会伴随地产生不同的副产品，但大多会随着气流被带走，而不会留在反应腔中。

化学气相沉积技术已在半导体镀膜领域广泛运用，由于半导体镀膜的过程需要在隔离与外界空气接触的状态或接近真空的状态下进行。现有技术中，半导体集成制造系统的每一工艺流程均需在密闭的环境下进行，当完成一工艺流程后，需将半导体半成本取出，以进行下一步的工艺处理，但其对取出后的空间真空度要求较高，因此造成半导体集成制造设备制造困难，厂房的规模巨大。厂家投资建厂一方面需承担前期大量的资金投入，另一方面通常建设一半导体集成制造系统需要数年的时间，可见目前建设一半导体集成制造系统资金投入量大且时间久，且容易造成厂家资金周转的困难。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，旨在提供采用电磁加热的CVD设备以实现半导体生产设备中的CVD镀膜设备实现模块化和微型化设计，从而降低CVD镀膜设备的制造成本。

本发明是这样实现的，采用电磁加热的CVD设备，包括一壳体，所述壳体横向两侧分别设有供放置待镀材料的传输带通过的入口和出口，且所述传输带将所述壳体分隔成上腔与下腔，所述壳体内入口和出口处分别设有动态夹持所述传输带并带动其移动的滚筒组，各所述滚筒组包括贴设于传输带上侧的上滚筒和贴设于传输带下侧的下滚筒；各所述上滚筒和下滚筒的表面设有弹性层，各所述上滚筒和下滚筒的两端部表面相互弹性按压，各所述上滚筒和下滚筒之间具有供所述传输带通过的间隙，且各所述上滚筒和下滚筒与所述传输带之间相互弹性按压；所述壳体上还设有驱动所述滚筒组运转的第一伺服电机；所述壳体上开设有供惰性气体进入的进气口和离开的排气口，所述下腔内设有移动的电磁混合装置，所述电磁混合装置具有一朝向所述传输带并喷射工作气体的喷气嘴。

具体地，所述下腔内设有一转动的丝杆，所述电磁混合装置设有与所述丝杆适配的螺纹孔，所述电磁混合装置由所述螺纹孔安装于所述丝杆上。

具体地，所述电磁混合装置包括具有混合腔的混合仓、包覆所述混合仓的支撑框架，所述支撑框架上设有围绕于所述混合仓周边的电磁感应线圈，所述电磁感应线圈外接交流电源。

具体地，所述混合仓包括位于底端的进气部、与进气部连接且位于顶端并形成所述混合腔的的混合部，所述进气部容纳于所述支撑框架内，所述进气部内设有若干与所述混合部气路连通的进气腔道，所述喷气嘴设于所述混合部。

具体地，所述喷气嘴呈长条形狭缝，所述混合部包括由所述喷气嘴向两侧分别延伸出的两斜向面及将所述斜向面与所述进气部连接的水平面，所述混合部的横向截面呈等腰三角形；所述进气腔道为两条，所述进气部设有由其底部向所述混合部延伸的分隔壁，两所述进气腔道由所述分隔壁及所述进气部侧壁围合而成。

具体地，所述进气部的底端开设两个连通外部进气设备的通孔，两所述通孔分别与两所述进气腔道连接。

具体地，所述混合部靠近所述进气部具有突出于所述进气部的突出部分。

具体地，所述电磁混合装置还包括设于所述壳体侧壁并驱动所述丝杆转动的第二伺服电机。

具体地，上述CVD设备包括控制系统，还包括控制系统，所述控制系统包括膜厚监控系统、测温装置、压力测控系统、视频监控装置。

本发明的有益效果：本发明提供的采用电磁加热的CVD设备通过采用在所述壳体与所述传输带之间设置所述滚筒组，利用所述滚筒组与壳体和所述传输带的密封连接关系，达到所述壳体与所述传输带之间的动态密封设计；通过在所述壳体上开设有供惰性气体进入的进气口和离开的排气口，在进CVD镀膜时，先使惰性气体通过所述进气口进入所述壳体内部，同时使所述壳体内的气体由所述排气口排出，如此可在所述壳体内形成高浓度的惰性气体，使得镀膜过程中，避免放置于所述传输带上的待镀膜材料与空气发生化学反应；同时，本发明的CVD设备采用移动的电磁混合装置，用移动的替代固定的电磁混合装置，可以使得整个电磁混合装置微型化。

附图说明

图1是本发明一优选实施例的外部结构示意图；

图2是图1去除壳体一侧壁后的结构示意图；

图3是图1去除壳体后的结构示意图；

图4是图3另一角度的结构示意图；

图5是电磁混合装置的结构示意图；

图6是图5的剖视图；

图7是混合仓的结构示意图；

图8是图7横截面的剖视图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参照附图1～8，采用电磁加热的CVD设备，包括一壳体1，所述壳体1横向两侧分别设有供放置待镀材料8的传输带2通过的入口11和出口12，且所述传输带2将所述壳体1分隔成上腔13与下腔14，所述壳体1内入口11和出口12处分别设有动态夹持所述传输带2并带动其移动的滚筒组3，各所述滚筒组3包括贴设于传输带2上侧的上滚筒31和贴设于传输带2下侧的下滚筒32，所述壳体1上还设有驱动所述滚筒组3运转的第一伺服电机4。通过采用在所述壳体1与所述传输带2之间设置所述滚筒组3，利用所述滚筒组3与所述壳体1和所述传输带2的密封连接关系，达到所述壳体1与所述传输带2之间的动态密封设计。如此，可便于本发明的CVD设备与半导体集成制造系统的其余工艺模块可通过所述传输带2实现良好的密封衔接。

在本实施例中，各所述上滚筒31和下滚筒32的表面设有弹性层(图中未画出)，各所述上滚筒31和下滚筒32的两端部表面相互弹性按压，各所述上滚筒31和下滚筒32之间具有供所述传输带2通过的间隙，且各所述上滚筒31和下滚筒32与所述传输带2之间相互弹性按压。其中，所述弹性层采用硅橡胶制作而成。上述技术方案给了所述滚筒组3的具体密封方式，通过将所述上滚筒31、下滚筒32及基板2相互接触部分设置成弹性接触，如此，当所述基板2随同所述滚筒组3运转过程中，可时刻保持良好的密封效果，实现动态密封。另外，由于所述滚筒组3与所述传输带2之间采用过盈配合的方式，因此，相互之间必然会因摩擦产生大量的热量，为使所产生的热量能够及时散发，所述壳体1内还设有对所述滚筒组3进行降温的水冷系统7。所述壳体1上开设有供惰性气体进入的进气口15和离开的排气口16，如此，本发明的CVD设备在镀膜之前，可通过所述进气口15将惰性气体充满所述壳体1内部，同时使所述壳体1内部原有的气体通过所述排气口16排出，最终使得所述壳体1内形成高浓度的惰性气体，使得镀膜过程中，避免放置于所述传输带2上的待镀膜材料与空气发生化学反应。进一步地，所述进气口15与排气口16分别配备有进气口阀门与排气阀门，通过控制所述进气阀门与排气阀门的开闭状态，进而控制惰性气体的进气量与排气量。

所述下腔14内设有移动的电磁混合装置5，所述电磁混合装置5具有一朝向所述传输带2并喷射工作气体的喷气嘴51。在现有技术中，电磁混合装置通常是采用固定式的设置方式，如此为使喷气范围较大，设计出来的喷气嘴51的开口也较大，这样造成电磁混合装置的体积也较大，其制造成本因之变高。本发明采用移动式的电磁混合装置5，其中，所述电磁混合装置5的移动方式可以是直线往复式的移动，亦可采用XY平面式的往复式移动，在此对其移动方式不作具体限定。如此，通过采用移动的电磁混合装置5，用移动的替代固定的电磁混合装置，可以使得整个电磁混合装置微型化。

在本实施例中，所述下腔14内设有一转动的丝杆52，所述电磁混合装置5设有与所述丝杆52适配的螺纹孔53，所述电磁混合装置5由所述螺纹孔53安装于所述丝杆52上。其中，所述丝杆52与水平面平行，如此，可通过转动所述丝杆52来改变所述电磁混合装置5在水平方向上位置。

在本实施例中，所述电磁混合装置5包括具有混合腔543的混合仓54、包覆所述混合仓54的支撑框架55，所述支撑框架55上设有围绕于所述混合仓54周边的电磁感应线圈(图中未画出)，所述电磁感应线圈外接交流电源。如此，本发明提供的CVD设备处于工作状态时，所述电磁感应线圈接通交流电，可使所述混合仓54内形成交变的磁场涡流，从而使经过所述混合仓54的工作气体受热并激发。

在本实施例中，所述混合仓54包括位于底端的进气部541、与进气部541连接且位于顶端并形成所述混合腔543的混合部542，所述进气部541容纳于所述支撑框架55内，所述进气部541内设有若干与所述混合部542气路连通的进气腔道5411，所述喷气嘴51设于所述混合部542。如此，工作气体经由所述进气部541进入所述混合仓54内，工作气体在流经所述进气部541的过程中，经由设置于所述支撑框架55上的电磁感应线圈加热和激发，再进入所述混合部542，可在所述混合部542内充分的混合，以提高最终镀膜的质量和减少气体原料的使用。

在本实施例中，所述喷气嘴51呈长条形狭缝，所述混合部542包括由所述喷气嘴51向两侧分别延伸出的两斜向面5421及将所述斜向面5421与所述进气部541连接的水平面5422，所述混合部542的横向截面呈等腰三角形；所述进气腔道5411为两条，所述进气部541设有由其底部向所述混合部542延伸的分隔壁5412，两所述进气腔道5411由所述分隔壁5412及所述进气部541侧壁围合而成。如此，所述进气部541的两所述进气腔道5411分别对应所述混合部542的两所述斜向面5421，工作气体经由所述进气部541加热与激发后进入所述混合部542内腔；在所述斜向面5421的导向作用下，能够获得更佳的混合效果，且经所述斜向面5421导向后，喷出的工作气体更为均匀。

在本实施例中，所述进气部541的底端开设两个连通外部进气设备的通孔5413，两所述通孔5413分别与两所述进气腔道5411连接。如此，工作气体将由所述混合仓54底端的通孔5413直接流向顶端所述喷气嘴51，可更加充分的利用整个混合仓54在结构上的整体布局，进入实现微型化的设计。

在本实施例中，所述混合部542靠近所述进气部541具有突出于所述进气部541的突出部分5423。如此，当工作气体经由所述进气腔道5411进入所述混合部542时，先经由所述突出部分5423的缓和过度，可使混合效果更佳。

在本实施例中，所述电磁混合装置5还包括设于所述壳体1侧壁并驱动所述丝杆52转动的第二伺服电机6。

在本实施例中，上述CVD设备包括控制系统，所述控制系统包括采用红外反射原理制作而成的膜厚监控系统、采用红外测温法制作而成的测温装置、监控所述上腔和下腔内压力的压力测控系统、监控所述上腔和下腔内部环境的视频监控装置。鉴于所述膜厚监控系统、测温装置、压力测控系统及视频监控装置均分别为现有技术，在此不作细述。

以上所述仅为本发明较佳的实施例而已，其结构并不限于上述列举的形状，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.采用电磁加热的CVD设备，包括一壳体，其特征在于：所述壳体横向两侧分别设有供放置待镀膜材料的传输带通过的入口和出口，且所述传输带将所述壳体分隔成上腔与下腔，所述壳体内入口和出口处分别设有动态夹持所述传输带并带动其移动的滚筒组，各所述滚筒组包括贴设于传输带上侧的上滚筒和贴设于传输带下侧的下滚筒；各所述上滚筒和下滚筒的表面设有弹性层，各所述上滚筒和下滚筒的两端部表面相互弹性按压，各所述上滚筒和下滚筒之间具有供所述传输带通过的间隙，且各所述上滚筒和下滚筒与所述传输带之间相互弹性按压；所述壳体上还设有驱动所述滚筒组运转的第一伺服电机；所述壳体上开设有供惰性气体进入的进气口和排出的排气口，所述下腔内设有移动的电磁混合装置，所述电磁混合装置具有一朝向所述传输带并喷射工作气体的喷气嘴。

2.根据权利要求1所述的采用电磁加热的CVD设备，其特征在于：所述下腔内设有一转动的丝杆，所述电磁混合装置设有与所述丝杆适配的螺纹孔，所述电磁混合装置由所述螺纹孔安装于所述丝杆上。

3.根据权利要求2所述的采用电磁加热的CVD设备，其特征在于：所述电磁混合装置包括具有混合腔的混合仓、包覆所述混合仓的支撑框架，所述支撑框架上设有围绕于所述混合仓周边的电磁感应线圈，所述电磁感应线圈外接交流电源。

4.根据权利要求3所述的采用电磁加热的CVD设备，其特征在于：所述混合仓包括位于底端的进气部、与进气部连接且位于顶端并形成所述混合腔的的混合部，所述进气部容纳于所述支撑框架内，所述进气部内设有若干与所述混合部气路连通的进气腔道，所述喷气嘴设于所述混合部。

5.根据权利要求4所述的采用电磁加热的CVD设备，其特征在于：所述喷气嘴为长条形狭缝，所述混合部包括由所述喷气嘴向两侧分别延伸出的两斜向面及将所述斜向面与所述进气部连接的水平面，所述混合部的横向截面呈等腰三角形；所述进气腔道为两条，所述进气部设有由其底部向所述混合部延伸的分隔壁面，两所述进气腔道由所述分隔壁面及所述进气部侧壁围合而成。

6.根据权利要求5所述的采用电磁加热的CVD设备，其特征在于：所述进气部的底端开设两个连通外部进气设备的通孔，两所述通孔分别与两所述进气腔道连接。

7.根据权利要求5所述的采用电磁加热的CVD设备，其特征在于：所述混合部靠近所述进气部具有突出于所述进气部的突出部分。

8.根据权利要求2所述的采用电磁加热的CVD设备，其特征在于：所述电磁混合装置还包括设于所述壳体侧壁并驱动所述丝杆转动的第二伺服电机。

9.根据权利要求1～8任一项所述的采用电磁加热的CVD设备，其特征在于：包括控制系统，所述控制系统包括膜厚监控系统、测温装置、压力测控系统、视频监控装置。