CN108677168B - 一种改善化学气相沉积加热均匀度的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种改善化学气相沉积加热均匀度的装置，包括放置台、限位卡板、沉积机构和升降加热机构；限位卡板的板面上设置有限位槽孔，放置台的侧壁设置有取放槽道。本技术方案将晶圆通过取放槽道放置于限位槽孔上，此时升降加热机构对限位槽孔上的晶圆进行加热处理，在达到预设定的温度时，再通过沉积机构将导入的化学气体在晶圆上沉积，在沉积结束后，再通过取放槽道将晶圆取出，完成对晶圆的气相沉积。由于限位槽孔可以将晶圆限制放置因此晶圆不会发生偏移的状况，因此通过正下方的升降加热机构对晶圆进行全方位的加热，加上升降加热机构的加热面积与晶圆相近，所以可以达到对晶圆均匀加热的目的，继而使得在沉积时晶圆的品质较高。

Description

一种改善化学气相沉积加热均匀度的装置

技术领域

本发明涉及化学气相沉积设备领域，尤其涉及一种改善化学气相沉积加热均匀度的装置。

背景技术

化学气相沉积是一种化工技术，该技术主要是利用含有薄膜元素的一种或几种气相化合物或单质、在衬底表面上进行化学反应生成薄膜的方法。而现有的化学气相沉积设备在进行沉积前，需要对晶圆进行加热，但是由于现有的加热器的体积过大，因此导致温度分布不容易均匀，从而影响沉积效果。晶圆是放在加热器上进行沉积的，为了实现晶圆能在制程腔体内的加热器上进行放置和水平搬运，需要有叉条进行升降及水平搬运，所以加热器上会挖空相应的沟槽用于容置叉条，因为沟槽在晶圆正下方，造成晶圆有对应面积无法接触到加热器，因此影响晶圆的加热效果，导致晶圆被加热的温度部均匀，在加上晶圆在不同工位之间的移动时，取放片的位置不容易精准确认，导致存在一些偏差，因此在影响加热效果的同时，导致沉积的效果不佳的问题。

发明内容

为此，需要提供一种改善化学气相沉积加热均匀度的装置，用以解决现有化学气相沉积设备对晶圆加热不均匀的问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种改善化学气相沉积加热均匀度的装置，包括放置台、限位卡板、沉积机构和升降加热机构；所述限位卡板设置在放置台的底面上，所述限位卡板的板面上设置有限位槽孔，限位槽孔与限位卡板的侧面设置有用于容置晶圆托板的通道，放置台的侧壁设置有取放槽道，升降加热机构设置在放置台的底部内，升降加热机构的顶部的上表面为平面且顶部内设置有加热单元，升降加热机构位于限位卡板的限位槽孔下方，且升降加热机构与限位槽孔相适配设置，沉积机构位于限位卡板的上方，限位槽孔用于对放置在限位槽孔上需要化学气相沉积的晶圆进行限位；沉积机构用于对需要化学气相沉积的晶圆进行沉积；升降加热机构用于对需要化学气相沉积的晶圆进行加热，以及用于对晶圆进行上升移动至沉积机构的沉积区处。

进一步地，还包括托板和托板运动机构，托板的一端设置在托板运动机构的运动端上，托板运动机构设置在放置台的外侧。

进一步地，所述限位卡板上设置有多个限位槽孔，多个限位槽孔圆周阵列设置在限位卡板上，升降加热机构设置有多个，沉积机构设置有多个，且升降加热机构与沉积机构设置的数量与限位槽孔设置的数量相同，一个所述限位槽孔用于对应安装一个升降加热机构和一个沉积机构。

进一步地，所述限位卡板的底面连接有转动驱动单元，所述转动驱动单元设置在放置台底部。

进一步地，所述升降加热机构包括升降主轴、气压阀，气压阀的输出端设置在升降主轴的另一端上，气压阀用于通过调节气压控制升降主轴的升降。

进一步地，所述沉积机构包括莲蓬头、固定架和输送管，莲蓬头设置在固定架上，输送管的一端与莲蓬头的输入端管连接，输送管用于提供与晶圆进行反应的气体。

区别于现有技术，上述技术方案将晶圆通过取放槽道放置于限位槽孔上，此时升降加热机构对限位槽孔上的晶圆进行加热处理，在达到预设定的温度时，再通过沉积机构将导入的化学气体在晶圆上沉积，在沉积结束后，再通过取放槽道将晶圆取出，完成对晶圆的气相沉积。由于限位槽孔可以将晶圆限制放置因此晶圆不会发生偏移的状况，升降加热机构的加热平面可以实现对晶圆的均匀加热，且在升降过程中保持加热状态，因此通过正下方的升降加热机构对晶圆进行全方位的加热，加上升降加热机构的加热面积与晶圆相近，所以可以达到对晶圆均匀加热的目的，继而使得在沉积时晶圆的品质较高。

附图说明

图1为具体实施方式所述改善化学气相沉积加热均匀度的装置的示意图；

图2为具体实施方式所述改善化学气相沉积加热均匀度的装置的局部图。

附图标记说明：

10、放置台；101、取放槽道；

20、限位卡板；201、限位槽孔；

30、沉积机构；301、莲蓬头；

40、升降加热机构；401、升降主轴；402、气压阀；403、加热单元；

50、托板；

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

请参阅图1和图2，本实施例提供一种改善化学气相沉积加热均匀度的装置，包括放置台10、限位卡板20、沉积机构30和升降加热机构40；所述限位卡板设置在放置台的底面上，所述限位卡板的板面上设置有限位槽孔201，限位槽孔与限位卡板的侧面设置有用于容置晶圆托板的通道，放置台的侧壁设置有取放槽道101，升降加热机构设置在放置台的底部内，升降加热机构的顶部的上表面为平面且顶部内设置有加热单元，该平面上不具有任何槽或孔，即为一个完整的平面，升降加热机构位于限位卡板的限位槽孔下方，且升降加热机构与限位槽孔相适配设置，沉积机构位于限位卡板的上方，限位槽孔用于对放置在限位槽孔上需要化学气相沉积的晶圆进行限位；所述取放槽道用于放置需要化学气相沉积的晶圆，以及用于拿取已经完成化学气相沉积的晶圆；沉积机构用于对需要化学气相沉积的晶圆进行沉积；升降加热机构用于对需要化学气相沉积的晶圆进行加热，以及用于对晶圆进行上升移动至沉积机构的沉积区处。其中，相适配设置就是升降加热机构能够穿过限位槽孔后上升到沉积机构处并下降到限位卡板下方。

本实施例中的化学气相沉积是一种化工技术，该技术主要是利用含有薄膜元素的一种或几种气相化合物或单质、在衬底表面上进行化学反应生成薄膜的方法，该衬底为晶圆，同时在进行沉积的整个过程中需要在真空的环境下进行。具体的，将装置放置于真空条件下的密闭环境中，通过取放槽道将晶圆放置于限位槽孔上，可以通过人工使用夹子穿过取放槽道在限位槽孔上，本实施例中还包括托板50和托板运动机构，托板的一端设置在托板运动机构的运动端上，托板运动机构设置在放置台的外侧。通过托板运动机构装夹托板，通过托板运动机构控制托板拿取晶圆与托板的另一端上，进而控制托板穿过取放槽道至限位槽孔的上方，在移动托板运动机构下降将晶圆放置于限位槽孔上，在将托板从限制槽孔下沿着取放槽道取出，达到放置晶圆的效果。

当晶圆放置于限位槽孔上时，开启升降加热机构对限位槽孔上的晶圆进行加热处理，在晶圆达到预设定的温度时，通过升降加热机构朝上移动，将晶圆移动至沉积机构的反应气体的输出口处，此时使用开启沉积机构将导入的化学气体在晶圆上沉积，当沉积结束后，再通过取放槽道将晶圆取出，完成对晶圆的气相沉积。由于限位槽孔可以将晶圆限制放置因此晶圆不会发生偏移的状况，因此通过正下方的升降加热机构对晶圆进行全方位的加热，加上升降加热机构的加热面积与晶圆相近，所以可以达到对晶圆均匀加热的目的，继而使得在沉积时晶圆的品质较高。

本实施例中所述限位卡板上设置有多个限位槽孔，多个限位槽孔圆周阵列设置在限位卡板上，升降加热机构设置有多个，沉积机构设置有多个，且升降加热机构与沉积机构设置的数量与限位槽孔设置的数量相同，一个所述限位槽孔用于对应安装一个升降加热机构和一个沉积机构。由于化学气相沉积已经广泛用于提纯物质、研制新晶体、淀积各种单晶、多晶或玻璃态无机薄膜材料。这些材料可以是氧化物、硫化物、氮化物、碳化物，也可以是III-V、II-IV、IV-VI族中的二元或多元的元素间化合物，而且它们的物理功能可以通过气相掺杂的淀积过程精确控制。

因此在本实施例中，可以具有多个限位槽孔，并在每个限位槽孔的正下方安装一个升降加热机构，而在其正上方安装一个沉积机构。因此，一个晶圆可以通过多个限位槽孔进行多次不同的反应气体，使得在一个晶圆上沉积多层不同或相同的反应气体，进而得到不同物理功能的晶圆。限位槽孔的直径大小可以不同，数量不限，如图可以是8个。

具体的，本实施例中限位卡板的底面连接有转动驱动单元202，所述转动驱动单元设置在放置台底部。将晶圆通过取放槽道放置于第一工位的限位卡板的限位槽孔上，通过加热装置进行加热，在加热完成后对晶圆进行气相沉积，在完成该次气相沉积后，转动限位卡板，使得第二工位的限位槽孔对准取放槽道，而第一工位的限位槽孔上的晶圆移动到下个升降加热机构的正上方，并通过该升降加热机构对晶圆进行加热。而第二工位的限位槽孔则放置一个新的晶圆进行加热，进而可以同时通过各自的升降加热机构上升移动至沉积机构处，第一工位的晶圆进行第二次的气相沉积，而第二工位则进行第一次的气相沉积，进而采用上述的方法可以源源不断的进行气相沉积，而气相沉积的层数可以人工进行设定，在旋转一圈后再通过托板运动机构和托板从取放槽道中取出。托板运动机构用于带动托板上下运动并在取放槽道内进出，从而用于将晶圆放置在限位槽孔以及从限位槽孔去除晶圆。

由于每个限位槽孔上都具有一个升降加热机构，且升降加热机构的加热板与晶圆的之间大小相近，因此升降加热机构需要加热的面积较小，继而对晶圆加热的均匀度容易控制，即晶圆在被加热时，整片晶圆整体会被同时加热，进而达到均与加热的效果。而且通过限位槽孔在放置晶圆时，晶圆会卡合在限位槽孔内，因此在放置或上升下降移动都不会发生偏移，提高加热均匀度的同时，也提高了气相沉积的均匀度。

转动驱动单元可以为磁流体和电磁铁进行驱动，具体的磁流体放置于限位卡板内，继而通过电磁铁与磁流体之间的磁力带动限位卡板转动，又称磁性液体、铁磁流体或磁液，是一种新型的功能材料，它既具有液体的流动性又具有固体磁性材料的磁性。该流体在静态时无磁性吸引力，当外加磁场作用时，才表现出磁性。而用纳米金属及合金粉末生产的磁流体性能优异，可广泛应用于各种苛刻条件的磁性流体密封、减震、医疗器械、声音调节、光显示、磁流体选矿等领域，因此通过磁力的吸引排斥的原理带动限位卡板进行转动。转动驱动单元还可以为伺服电机，通过控制伺服电机低速转动一定的角度，使得限位卡板上的限位槽孔会在不同的升降加热机构上停留，为气相沉积提供保障。

本实施例中升降加热机构包括升降主轴401、气压阀402403，气压阀的输出端设置在升降主轴的另一端上，气压阀用于通过调节气压控制升降主轴的升降。可以为电阻式，例如电阻丝、陶瓷以及电阻圈加热等等，因此通过对晶圆进行加热。气压阀可以为气压控制阀，通过改变通入气压阀内的气压，使得气压阀的输出端会进行上升下降移动，进而带动升降主轴进行升降的目的。

本实施例中沉积机构包括莲蓬头301、固定架和输送管，莲蓬头设置在固定架上，输送管的一端与莲蓬头的输入端管连接，输送管用于提供与晶圆进行反应的气体。通过输送管道将反应气体输送到莲蓬头内，进而对被均匀加热的晶圆进行气相沉积。当沉积机构设置多个时，通过不同的输送管可以输送不同的反应气体，进而对被加热的晶圆进行多层的气相沉积，得到不同物理功能的晶圆。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (6)

1.一种改善化学气相沉积加热均匀度的装置，其特征在于：包括放置台、限位卡板、沉积机构和升降加热机构；

所述限位卡板设置在放置台的底面上，所述限位卡板的板面上设置有限位槽孔，限位槽孔与限位卡板的侧面设置有用于容置晶圆托板的通道，放置台的侧壁设置有用于晶圆托板进出的取放槽道，升降加热机构设置在放置台的底部内，升降加热机构的顶部的上表面为平面且顶部内设置有加热单元，升降加热机构位于限位卡板的限位槽孔下方，且升降加热机构与限位槽孔相适配设置，沉积机构位于限位卡板的上方，限位槽孔用于对放置在限位槽孔上需要化学气相沉积的晶圆进行限位；

沉积机构用于对需要化学气相沉积的晶圆进行沉积；升降加热机构用于对需要化学气相沉积的晶圆进行加热，以及用于对晶圆进行上升移动至沉积机构的沉积区处。

2.根据权利要求1所述的一种改善化学气相沉积加热均匀度的装置，其特征在于：还包括托板和托板运动机构，托板的一端设置在托板运动机构的运动端上，托板运动机构设置在放置台的外侧。

3.根据权利要求1所述的一种改善化学气相沉积加热均匀度的装置，其特征在于：所述限位卡板上设置有多个限位槽孔，多个限位槽孔圆周阵列设置在限位卡板上，升降加热机构设置有多个，沉积机构设置有多个，且升降加热机构与沉积机构设置的数量与限位槽孔设置的数量相同，一个所述限位槽孔用于对应安装一个升降加热机构和一个沉积机构。

4.根据权利要求3所述的一种改善化学气相沉积加热均匀度的装置，其特征在于：所述限位卡板的底面连接有转动驱动单元，所述转动驱动单元设置在放置台底部。

5.根据权利要求1所述的一种改善化学气相沉积加热均匀度的装置，其特征在于：所述升降加热机构包括升降主轴、气压阀，气压阀的输出端设置在升降主轴的另一端上，气压阀用于通过调节气压控制升降主轴的升降。

6.根据权利要求1所述的一种改善化学气相沉积加热均匀度的装置，其特征在于：所述沉积机构包括莲蓬头、固定架和输送管，莲蓬头设置在固定架上，输送管的一端与莲蓬头的输入端管连接，输送管用于提供与晶圆进行反应的气体。