CN103074613B - 微波激发cvd镀膜设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种微波激发CVD镀膜设备，包括壳体及具有微波发射喇叭的微波发生器，该壳体具有密封的CVD腔体，CVD腔体内安装有用于喷出工作气体的喷气装置，待镀膜材料位于喷气装置的喷嘴上方且其需镀膜的一面与之相对；微波发生器的本体安装于CVD腔体外，其微波发射喇叭设于CVD腔体内；CVD腔体内横设有用于屏蔽微波的金属网，该金属网位于喷气装置与待镀膜材料之间。喷气装置包括具有喷嘴的喷气架以及引入工作气体的输气管，喷气架设有引入工作气体的进气口，输气管接驳于进气口上。喷气架开设有至少两个进气口，喷气架内设有用于混合气体的混气腔。本发明镀膜效率高、不易损坏待镀膜材料，且所镀出的膜厚均匀、镀膜表面光滑。

Description

微波激发CVD镀膜设备

技术领域

本发明属于化学气相沉积(CVD)技术领域，尤其涉及一种微波激发CVD镀膜设备。

背景技术

化学气相沉积(英文：ChemicalVaporDeposition，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镀膜领域广泛运用，现有技术中，工作气体的加热方式一般都是使用红外加热气体或加热待镀膜材料的方式促进气体的化学反应，使用红外加热气体的方式效率低，所镀出来的膜厚也不均匀，镀膜表面粗糙，而加热待镀膜材料的方式容易损坏材料。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种加热效率高、镀膜效率高、容易控制加热温度、不易损坏待镀膜材料、制造成本低廉的微波激发CVD镀膜设备，该设备所镀的膜厚均匀、镀膜表面光滑。

本发明是这样实现的，一种微波激发CVD镀膜设备，包括壳体，其特征在于：还包括具有微波发射喇叭的微波发生器，所述壳体具有密封的CVD腔体，所述CVD腔体内安装有用于喷出工作气体的喷气装置，待镀膜材料位于所述喷气装置的喷嘴上方且其需镀膜的一面与之相对；所述微波发生器的本体安装于所述CVD腔体外，其微波发射喇叭设于所述CVD腔体内；所述CVD腔体内横设有网格交错设置的用于屏蔽微波的金属网，该金属网位于所述喷气装置与所述待镀膜材料之间；所述CVD腔体内安装有用于驱动所述喷气装置沿所述待镀膜材料表面平行移动的移动装置。

进一步地，所述喷气装置包括具有所述喷嘴的喷气架以及引入工作气体的输气管，所述喷气架设有引入工作气体的进气口，所述输气管接驳于所述进气口上。

具体地，所述喷气架开设有至少两个所述进气口，所述输气管的数量与所述进气口数量相等且一一对应接驳于所述进气口上，所述喷气架内设有用于混合气体的混气腔，所述进气口及所述喷嘴皆分别贯通所述喷气架外部与所述混气腔。

优选地，所述移动装置包括具有螺纹的丝杆及驱动该丝杆转动的第一电机，所述喷气架开设有与所述丝杆的螺纹适配的螺孔，所述丝杆穿设于所述螺孔内。

进一步地，所述壳体开设有供所述待镀膜材料进入所述CVD腔体的进料口，所述壳体还开设有供所述待镀膜材料离开所述CVD腔体的出料口，所述进料口与所述出料口相对设置且均安装有密封装置。

更进一步地，所述密封装置包括弹性按压于所述待镀膜材料一面的第一滚筒及弹性按压于所述待镀膜材料另一面的第二滚筒。

具体地，所述密封装置还包括驱动所述第一滚筒或所述第二滚筒转动的第二电机。

进一步地，所述CVD腔体内安装有水冷散热装置、用于检测待镀膜材料上镀膜厚度的膜厚监控装置、用于监控所述CVD腔体内部环境的视频监控装置以及测温装置。

具体地，所述壳体设有向所述水冷散热装置注入冷却液的入水口以及排出冷却液的出水口。

本发明镀膜时通过微波对CVD腔体及喷气装置进行加热，喷气装置被加热后，其热量传递给即将由喷嘴喷出的工作气体，工作气体被加热激发分解，由于喷出的气体具有惯性，继而被分解的工作气体撞击粘附于待镀膜材料表面上凝结形成镀膜。本发明采用微波对CVD腔体及工作气体进行加热，其加热效率高，镀膜效率也随之提高。微波发生器容易调节微波加热功率，可灵活地调节加热速度和温度，保证镀膜厚度的准确性，所镀的膜厚均匀、镀膜表面光滑。再者，由于微波发生器的成本低，因此，本发明的制造成本也随之降低。CVD腔体内横设位于喷气装置与待镀膜材料之间的金属网可屏蔽微波，微波被金属网屏蔽后无法到达待镀膜材料上，可防止待镀膜材料被微波加热而烧坏。

附图说明

图1为本发明实施例中微波激发CVD镀膜设备的立体示意图；

图2为本发明实施例中微波激发CVD镀膜设备的内部示意图；

图3为图1中A-A的剖视图，即本发明实施例中微波激发CVD镀膜设备的后视剖视图；

图4为本发明实施例中喷气架的结构示意图；

图5为图4中B-B的剖视图，即本发明实施例中喷气架的后视剖视图；

图6为本发明实施例中金属网的结构示意图；

图7为本发明实施例中密封装置的结构示意图。

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。

参见图1与图2，本发明实施例提供了一种微波激发CVD镀膜设备，包括壳体1，还包括具有微波发射喇叭42的微波发生器4，所述壳体1具有密封的CVD腔体11，所述CVD腔体11内安装有用于喷出工作气体的喷气装置2，待镀膜材料3位于所述喷气装置2的喷嘴211(参见图4或图5)上方且其需镀膜的一面与之相对；所述微波发生器的本体41安装于所述CVD腔体11外，其微波发射喇叭42设于所述CVD腔体11内；所述CVD腔体11内横设有用于屏蔽微波的金属网5，该金属网5位于所述喷气装置2与所述待镀膜材料3之间。进行镀膜前需要先排出CVD腔体11内的多余气体(参见图1，壳体1上设有用于排出多余气体的抽气口14)，再通入保护气体。然后开启微波发生器4对CVD腔体11和喷气装置2进行加热，需要说明的是，CVD腔体11内壁采用导电材料制作，以屏蔽微波，防止微波外泄。喷气装置2被加热后，其热量将会传递给即将由喷嘴211喷出的工作气体，工作气体被加热激发分解，由于喷出的气体具有惯性，继而被分解的工作气体撞击粘附于待镀膜材料表面上凝结形成镀膜。由于本发明通过微波进行加热，其加热效率高，镀膜效率也随之提高；又由于微波发生器容易调节微波加热功率，因此可灵活地调节加热速度和温度，保证镀膜厚度的准确，所镀的膜厚均匀、镀膜表面光滑。再者，由于微波发生器的成本低，因此，本发明的制造成本也随之降低。CVD腔体11内横设位于喷气装置2与待镀膜材料3之间的金属网5可屏蔽微波，微波被金属网5屏蔽后无法到达待镀膜材料3上，可防止待镀膜材料被微波加热而烧坏。其中，图6所示的金属网5的结构为本发明的一种优选结构，该金属网5的网格交错设置，可进一步保证镀膜更均匀。

参见图2，所述CVD腔体11内安装有用于驱动所述喷气装置2沿所述待镀膜材料3表面平行移动的移动装置6。对于宽度较大的待镀膜材料，安装于移动装置6上的喷气装置2可将工作气体喷于待镀膜材料表面的不同位置。

参见图2、图4与图5，所述喷气装置2包括具有所述喷嘴211的喷气架21以及引入工作气体的输气管22，所述喷气架21设有引入工作气体的进气口212，所述输气管22接驳于所述进气口212上。

参见图5，具体地，所述喷气架21开设有至少两个所述进气口212，所述输气管22的数量与所述进气口212数量相等且一一对应接驳于所述进气口212上，所述喷气架21内设有用于混合气体的混气腔213，所述进气口212及所述喷嘴211皆分别贯通所述喷气架21外部与所述混气腔213。由进气口212进入混气腔213的气体在混气腔213内混合，由于喷气架21被微波加热，其混气腔213内的温度也随之被加热到所需的温度，气体在混气腔213内高温加热激发，再由喷嘴211喷出；又由于CVD腔体11也被微波加热，因此喷出后的工作气体激烈运动撞击于待镀膜材料表面凝结沉积成薄膜。工作气体的加热效率高、反应速度快，镀膜效率也随之提高。本发明实施例所提供的喷气架21设有两个所述进气口212。

参见图2与图4，所述移动装置6包括具有螺纹的丝杆61及驱动该丝杆61转动的第一电机62，所述喷气架21开设有与所述丝杆61的螺纹适配的螺孔214，所述丝杆61穿设于所述螺孔214内。丝杆61转动时可驱使喷气架21沿丝杆61的轴向移动，丝杆61不但可以使得喷气架21快速移动，而且移动过程中平稳，防止镀膜过程中由于喷气装置2不平稳而造成镀膜不均匀。

参见图3，所述壳体1开设有供所述待镀膜材料3进入所述CVD腔体11的进料口12，所述壳体1还开设有供所述待镀膜材料3离开所述CVD腔体11的出料口13，所述进料口12与所述出料口13相对设置且均安装有密封装置7。较长的待镀膜材料3可由进料口12进入，经过喷气装置2上方进行镀膜，随着待镀膜材料3的前进，镀膜完毕的一端将由出料口13输出。CVD腔体11内填充有保护气体，为了保证其密封性，需要在进料口12与出料口13安装密封装置7，同时，还可以防止外界杂质进入CVD腔体11内。设置有进料口12与出料口13的微波激发PVD镀膜设备可运用于连续加工的流水线中，待镀膜材料由进料口12进入，再由出料口13输出，进入到下一道加工程序。需要说明的是，进料口12与出料口13的设置并不是必要的，对于只需单独加工的待镀膜材料，在PVD腔体11内镀膜完成后开启壳体1取出即可。

参见图3与图7，所述密封装置7包括弹性按压于所述待镀膜材料3一面的第一滚筒71及弹性按压于所述待镀膜材料3另一面的第二滚筒72。由于第一滚筒71与第二滚筒72弹性压于待镀膜材料3上，当待镀膜材料3离开密封装置7时，两滚筒相互按压贴合，防止两滚筒间存在间隙而破坏密封效果。

具体地，所述密封装置7还包括驱动所述第一滚筒71或所述第二滚筒72转动的第二电机73。本发明实施例中第二电机73与第二滚筒72连接，第二电机73可驱动滚筒转动，待镀膜材料3可在滚筒转动的驱动下匀速移动，可通过控制第二电机73的转速调节待镀膜材料3的移动速度。

参见图3，所述CVD腔体11内安装有水冷散热装置8、用于检测待镀膜材料上镀膜厚度的膜厚监控装置、用于监控所述CVD腔体11内部环境的视频监控装置以及测温装置。由于镀膜过程中会产生大量的热，若设备上安装水冷散热装置8可快速散发镀膜过程所产生的热，防止温度过高而烧坏内部零部件。膜厚监控装置可将所测得的镀膜厚度反馈给主控制器，主控制器根据所测得结果作出相应反应。

参见图1，具体地，所述壳体1设有向所述水冷散热装置8注入冷却液的入水口81以及排出冷却液的出水口82。参见图3，作为本发明的一种优选实施方式，所述CVD腔体11内安装有四组所述水冷散热装置8，分别设置于发热量较高的几个部位。

以上所提及的装置皆与主控制器连接，主控制器可收集各装置所反馈的信息和控制各装置的工作方式。

下面描述本发明实施例所提供的微波激发CVD镀膜设备工作过程：

首先，排出CVD腔体11内多余气体，再通入所需气体和保护气体；

开启微波发生器4将CVD腔体11的内部环境加热至所需温度，测温装置测得CVD腔体11内部温度达到要求后，继续通入所需气体和保护气体；

完成上述步骤后微波发生器4将CVD腔体11控制在正常工作所需的温度范围内，开启相关装置，将待镀膜材料3由入料口12送入CVD腔体11；

待镀膜材料3经过喷气装置2上方时，被加热分解后的工作气体由喷嘴211喷出，工作气体由于惯性撞击粘附于待镀膜材料3的表面上，膜厚监控装置检测镀膜厚度，将检测到的结果反馈至主控制器，主控制器根据所需镀膜的厚度控制喷气装置2的喷气速度和移动速度以及微波发生器4的功率，将膜厚控制在所需的厚度范围内；

已镀膜的材料由出料口13输出即可完成一块材料的镀膜；

将所有材料都镀膜完成以后，需抽出CVD腔体内的气体，经过处理，将可循环使用的气体存储起来以备再用，对于不可循环使用的气体进行废气处理后再排出大气中，以防止污染大气环境；而对于所生成的固体也需要统一进行处理，以免污染自然环境。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种微波激发CVD镀膜设备，包括壳体，其特征在于：还包括具有微波发射喇叭的微波发生器，所述壳体具有密封的CVD腔体，所述CVD腔体内安装有用于喷出工作气体的喷气装置，待镀膜材料位于所述喷气装置的喷嘴上方且其需镀膜的一面与之相对；所述微波发生器的本体安装于所述CVD腔体外，其微波发射喇叭设于所述CVD腔体内；所述CVD腔体内横设有网格交错设置的用于屏蔽微波的金属网，该金属网位于所述喷气装置与所述待镀膜材料之间；所述CVD腔体内安装有用于驱动所述喷气装置沿所述待镀膜材料表面平行移动的移动装置。

2.如权利要求1所述的微波激发CVD镀膜设备，其特征在于：所述喷气装置包括具有所述喷嘴的喷气架以及引入工作气体的输气管，所述喷气架设有引入工作气体的进气口，所述输气管接驳于所述进气口上。

3.如权利要求2所述的微波激发CVD镀膜设备，其特征在于：所述喷气架开设有至少两个所述进气口，所述输气管的数量与所述进气口数量相等且一一对应接驳于所述进气口上，所述喷气架内设有用于混合气体的混气腔，所述进气口及所述喷嘴皆分别贯通所述喷气架外部与所述混气腔。

4.如权利要求2所述的微波激发CVD镀膜设备，其特征在于：所述移动装置包括具有螺纹的丝杆及驱动该丝杆转动的第一电机，所述喷气架开设有与所述丝杆的螺纹适配的螺孔，所述丝杆穿设于所述螺孔内。

5.如权利要求1所述的微波激发CVD镀膜设备，其特征在于：所述壳体开设有供所述待镀膜材料进入所述CVD腔体的进料口，所述壳体还开设有供所述待镀膜材料离开所述CVD腔体的出料口，所述进料口与所述出料口相对设置且均安装有密封装置。

6.如权利要求5所述的微波激发CVD镀膜设备，其特征在于：所述密封装置包括弹性按压于所述待镀膜材料一面的第一滚筒及弹性按压于所述待镀膜材料另一面的第二滚筒。

7.如权利要求6所述的微波激发CVD镀膜设备，其特征在于：所述密封装置还包括驱动所述第一滚筒或所述第二滚筒转动的第二电机。

8.如权利要求1-7任一项所述的微波激发CVD镀膜设备，其特征在于：所述CVD腔体内安装有水冷散热装置、用于检测待镀膜材料上镀膜厚度的膜厚监控装置、用于监控所述CVD腔体内部环境的视频监控装置以及测温装置。

9.如权利要求8所述的微波激发CVD镀膜设备，其特征在于：所述壳体设有向所述水冷散热装置注入冷却液的入水口以及排出冷却液的出水口。