CN108707877A - 一种化学气相沉积炉的支承装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种化学气相沉积炉的支承装置，包括用于交替对基体进行支承的交替支承机构，所述交替支承机构包括至少两组支承件和用于驱动支承件交替支承基体的交替驱动机构；其中，所述交替驱动机构包括至少两个滑槽以及驱动支承件在滑槽中移动的动力机构；所述滑槽包括支承段和交替段，所述交替段的高度低于支承段的高度；当支承件的下端移动至支承段时，其上端支承在基体的下端面，当支承件的下端移动至交替段时，其上端远离基体；工作时，至少有一组支承件位于支承段上。本支承装置不但可以支承质量大小不同的基体，且支承处不会产生无薄膜的缺口，使得基体表面能均匀地一次沉积到所需的薄膜，提高沉积质量，降低生产成本。

Description

一种化学气相沉积炉的支承装置

技术领域

本发明涉及化学气相沉积设备，具体涉及一种化学气相沉积炉的支承装置。

背景技术

化学气相沉积，英文简称为CVD，是半导体工业中应用最为广泛的用来沉积多种材料的技术，包括大范围的绝缘材料，大多数金属材料和金属合金材料。一般地，化学气相沉积可以理解为两种或两种以上的气态原材料导入到一个反应室内，然后两种原材料之间发生气相热分解反应，形成一种新的材料，沉积到基体晶片表面上，使得基体获得更好的表面质量效果；其中，气体原材料一般为金属蒸气、挥发性金属卤化物、氢化物或金属有机化合物等气体。化学气相沉积工艺中，气体原材料的均匀分布可以加快沉积速率，以及使得膜层的致密性和均匀性更好，其中，沉积薄膜的均匀性对于基体来说极其重要。

在现有的沉积炉中，通常采用行星旋转机构来带动基体转动，以便在基体上获得均匀的沉积薄膜。所述行星旋转机构设置一个公转的转盘，转盘上设置若干个用于放置基体的支承装置，每个支承装置在随转盘公转时，还可以带动基体自转，使得基体的各个部位可以均匀沉积。由于化学气相沉积的周期较长，通过在沉积室放置支承装置，来支承沉积基体，使得基体可以在沉积室中堆叠放置，从而达到批量生产的目的，有利于提高生产效率、减低生产成本。

但是，现有的支承装置一般采用固定的三点支承法来对基体进行支承，其中存在以下的不足；

1、由于基体固定支承在支承装置的支承件上，其支承的位置缺少反应气体的沉积，形成无薄膜的缺口，因此，氧气、氨气等气体会从无薄膜的缺口处侵蚀基体的内部基材，从而减少基体的使用寿命。如果要填补该无薄膜的缺口，需要进行二次沉积，浪费人力物力，提高生产成本。

2、在沉积工作中，为了减少支承装置对反应气体扩散的阻扰作用，使得薄膜能够均匀地沉积在基体上，采用的支承件的厚度较小，只适用于支承较轻的基体，而不适用于重量大的基体。

发明内容

本发明的目的在于克服上述存在的问题，提供一种化学气相沉积炉的支承装置，该支承装置不但可以支承质量大小不同的基体，且支承处不会产生无薄膜的缺口，使得基体表面能均匀地一次沉积到所需的薄膜，既提高了沉积的质量，也降低了生产成本。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种化学气相沉积炉的支承装置，包括用于交替对基体进行支承的交替支承机构，所述交替支承机构包括至少两组支承件和用于驱动支承件交替支承基体的交替驱动机构；

其中，所述交替驱动机构包括至少两个设置在支承板上呈环形的滑槽以及用于驱动支承件在滑槽中移动的动力机构；所述滑槽包括支承段和交替段，所述交替段的高度低于支承段的高度；每组支承件至少包括两个支承件，且沿着圆周方向均匀分布在滑槽的上方；

当支承件的下端移动至支承段时，其上端支承在基体的下端面，当支承件的下端移动至交替段时，其上端远离基体；工作时，至少有一组支承件位于支承段上。

上述支承装置的原理是：

一般地，沉积工作开始前，先将待沉积的基体放在支承件上，然后启动沉积炉，驱动转盘进行转动，并通入反应气体。在随着转盘转动的过程中，动力机构驱动支承件在支承板上转动，使得支承件沿着滑槽做圆周运动；其中，当支承件位于支承段时，其上端支承在基体的下端面，当支承件位于交替段时，其上端远离基体，所以本发明中，设置至少两组支承件，每组支承件至少包括两个支承件。例如，设置有两组支承件，分别为第一组和第二组，沿着滑槽移动，首先，第一组和第二组同时位于支承段上，即同时对基体进行支承，接着第一组支承件移动至交替段上，第二组支承件仍在支承段上移动，此时第二组支承件对基体进行支承，然后第一组支承件移动至支承段上，此时第一组和第二组同时对基体进行支承，接着第二组支承件移动至交替段上，此时第一组支承件对基体进行支承，最后第二组支承件移动至支承段上，此时第一组和第二组同时对基体进行支承，完成一个循环；在上述沉积的过程中，两组支承件依次交替对基体进行支承，从而可以避免产生沉积缺口。

本发明的一个优选方案，其中，还包括多个用于防止基体离心甩出的挡杆。

优选地，所述挡杆为三个，且沿着圆周的方向均匀设置。在进行气相沉积前，将基体放到支承件上，使得基体位于三个挡杆的内侧，基于三角形的稳定性，在基体转动过程中，挡杆可以为基体提供稳定的阻挡，避免基体因受到离心力而被甩出。

优选地，所述挡杆的竖向投影呈半圆形结构，这样，在基体随着转盘转动而离心时，挡杆将基体挡住，其中，半圆形结构可以避免与基体的边缘发生尖锐的碰撞，从而保护好沉积薄膜。

本发明的一个优选方案，其中，所述动力机构包括连接在挡杆之间的驱动臂和用于驱动挡杆进行自转运动的自转轮；

所述支承件通过滑动轴套穿过驱动臂并竖向延伸在支承板的上方。工作时，在自转轮的驱动下，挡杆进行自转运动，从而驱动支承件沿着滑槽移动，当支承件移动至交替段时，支承件沿着滑动轴套往下移动，远离基体，将基体交替给其他组支承件，继而反应气体在基体上对应的支承位置上进行沉积。

本发明的一个优选方案，其中，所述自转轮设置在挡杆的下方，下端设有自转齿轮；所述自转齿轮与与转盘固定连接且同心的固定齿轮啮合。通过上述结构，当转盘进行转动时，固定齿轮随着转动，从而驱动自转齿轮转动，进而将自转运动传递至自转轮和挡杆上；与转盘共用一个动力，可降低制作成本。

本发明的一个优选方案，其中，所述自转轮的底端通过轴向轴承连接在转盘上；所述支承板的下端通过固定柱穿过自转轮的转动中心和转盘往下延伸，并固定在转盘上。

本发明的一个优选方案，其中，所述支承件的顶端和底端均设有滚球，这样，在驱动臂进行转动时，支承件可以通过滚球在滑槽中移动，大大减小移动时的摩擦力，使得交替支承动作更加顺畅；另外，支承件可以通过滚球在基体的下端面滚动，使得反应气体可以均匀地沉积在支承件与基体接触过的位置。

本发明的一个优选方案，其中，所述支承件为两组，每组包括三个支承件；所述滑槽为两个，其中的支承段和交替段均为三个；

沿着径向的方向，两个滑槽中的交替段交错设置。即沿着径向的方向，两个滑槽中的交替段不重叠，通过上述设置，在为基体提供稳定的支承的前提下，简化支承装置的结构，使得反应气体可以更充分地进行沉积。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、在本发明的支承装置中，支承件轮流交替地对基体进行支承，在交替的过程中，当其中支承件远离基体时，反应气体可以在基体上对应的位置上进行沉积，所以基体上不会出现无薄膜沉积的缺口。

2、由于本发明的支承装置支承在基体的下端面，从而可以支承质量大小不同的基体，使得基体表面能均匀地一次沉积到所需的薄膜，提高沉积的质量，降低生产成本。

附图说明

图1为本发明的化学气相沉积炉的支承装置在进行沉积工作时的局部剖视图。

图2-4为图1中的滚球在支承板上滑动的俯视图，图中阴影部分为交替段；其中，图2为两组滚球同时移动至支承段时的俯视图，图3为其中一组滚球移动至交替段时的俯视图，图3为另一组滚球移动至交替段时的俯视图。

图5为将图1中的两个滑槽直线化且并列放置的示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员很好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例和附图对本发明作进一步描述，但本发明的实施方式不仅限于此。

参见图1-5，本实施例中的化学气相沉积炉的支承装置，包括用于交替对基体12进行支承的交替支承机构，所述交替支承机构包括至少两组支承件1和用于驱动支承件1交替支承基体12的交替驱动机构。

所述交替驱动机构包括至少两个设置在支承板13上呈环形的滑槽以及用于驱动支承件1在滑槽中移动的动力机构；所述滑槽包括支承段2和交替段3，所述交替段3的高度低于支承段2的高度；每组支承件1至少包括两个支承件1，且沿着圆周方向均匀分布在滑槽的上方；当支承件1的下端移动至支承段2时，其上端支承在基体12的下端面，当支承件1的下端移动至交替段3时，其上端远离基体12；工作时，至少有一组支承件1位于支承段2上。

参见图2-5，在本实施例中，所述支承件1为两组，每组包括三个支承件1；所述滑槽为两个，其中的支承段2和交替段3均为三个；沿着径向的方向，两个滑槽中的交替段3交错设置，即沿着径向的方向，两个滑槽中的交替段3不重叠，从而防止两组支承件1同时位于交替段3上，使得基体12缺少支承而往下掉落。通过上述设置，在为基体12提供稳定的支承的前提下，简化支承装置的结构，使得反应气体可以更充分地进行沉积。

参见图1，本支承装置还包括三个用于防止基体12离心甩出的挡杆4，且沿着圆周的方向均匀设置。在进行气相沉积前，将基体12放到支承件1上，使得基体12位于三个挡杆4的内侧，基于三角形的稳定性，在基体12转动过程中，挡杆4可以为基体12提供稳定的阻挡，避免基体12因受到离心力而被甩出。

所述挡杆4的竖向投影呈半圆形结构，这样，在基体12随着转盘8转动而离心时，挡杆4将基体12挡住，其中，半圆形结构可以避免与基体12的边缘发生尖锐的碰撞，从而保护好沉积薄膜。

参见图1，所述动力机构包括连接在挡杆4之间的驱动臂5和用于驱动挡杆4进行自转运动的自转轮6；所述支承件1通过滑动轴套穿过驱动臂5并竖向延伸在支承板13的上方。工作时，在自转轮6的驱动下，挡杆4进行自转运动，从而驱动支承件1沿着滑槽移动，当支承件1移动至交替段3时，支承件1沿着滑动轴套往下移动，远离基体12，从而将基体12交替给其他组支承件1，继而反应气体在基体12上对应的支承位置上进行沉积。

参见图1，所述自转轮6设置在挡杆4的下方，下端设有自转齿轮7；所述自转齿轮7与与转盘8固定连接且同心的固定齿轮9啮合。通过上述结构，当转盘8进行转动时，固定齿轮9随着转动，从而驱动自转齿轮7转动，进而将自转运动传递至自转轮6和挡杆4上；与转盘8共用一个动力，可降低制作成本。

参见图1，所述自转轮6的底端通过轴向轴承10连接在转盘8上；所述支承板13的下端通过固定柱11穿过自转轮6的转动中心和转盘8往下延伸，并固定在转盘8上。

参见图1-5，所述支承件1的顶端和底端均设有滚球1-1，这样，在驱动臂5进行转动时，支承件1可以通过滚球1-1在滑槽中移动，大大减小移动时的摩擦力，使得交替支承动作更加顺畅；另外，支承件1可以通过滚球1-1在基体12的下端面滚动，使得反应气体可以均匀地沉积在支承件1与基体12接触过的位置。

参见图2-5，上述支承装置的工作原理是：

一般地，沉积工作开始前，先将待沉积的基体12放在支承件1上，然后启动沉积炉，驱动转盘8进行转动，并通入反应气体。在随着转盘8转动的过程中，动力机构驱动支承件1在支承板13上转动，使得支承件1沿着滑槽做圆周运动；其中，当支承件1位于支承段2时，其上端支承在基体12的下端面，当支承件1位于交替段3时，其上端远离基体12，所以本实施例中，设置有两组支承件1，分别为第一组和第二组，沿着滑槽移动，首先，第一组和第二组同时位于支承段2上，如图2，即同时对基体12进行支承，接着第一组支承件1移动至交替段3上，第二组支承件1仍在支承段2上移动，如图3，此时第二组支承件1对基体12进行支承，然后第一组支承件1移动至支承段2上，此时第一组和第二组同时对基体12进行支承，接着第二组支承件1移动至交替段3上，如图4，此时第一组支承件1对基体12进行支承，最后第二组支承件1移动至支承段2上，此时第一组和第二组同时对基体12进行支承，完成一个循环；在上述沉积的过程中，两组支承件1依次交替对基体12进行支承，从而可以避免产生沉积缺口。

上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种化学气相沉积炉的支承装置，其特征在于，包括用于交替对基体进行支承的交替支承机构，所述交替支承机构包括至少两组支承件和用于驱动支承件交替支承基体的交替驱动机构；

其中，所述交替驱动机构包括至少两个设置在支承板上呈环形的滑槽以及用于驱动支承件在滑槽中移动的动力机构；所述滑槽包括支承段和交替段，所述交替段的高度低于支承段的高度；每组支承件至少包括两个支承件，且沿着圆周方向均匀分布在滑槽的上方；

当支承件的下端移动至支承段时，其上端支承在基体的下端面，当支承件的下端移动至交替段时，其上端远离基体；工作时，至少有一组支承件位于支承段上。

2.根据权利要求1所述的化学气相沉积炉的支承装置，其特征在于，还包括多个用于防止基体离心甩出的挡杆。

3.根据权利要求2所述的化学气相沉积炉的支承装置，其特征在于，所述挡杆为三个，且沿着圆周的方向均匀设置。

4.根据权利要求2所述的化学气相沉积炉的支承装置，其特征在于，所述挡杆的竖向投影呈半圆形结构。

5.根据权利要求1所述的化学气相沉积炉的支承装置，其特征在于，所述动力机构包括连接在挡杆之间的驱动臂和用于驱动挡杆进行自转运动的自转轮；

所述支承件通过滑动轴套穿过驱动臂并竖向延伸在支承板的上方。

6.根据权利要求5所述的化学气相沉积炉的支承装置，其特征在于，所述自转轮设置在挡杆的下方，下端设有自转齿轮；所述自转齿轮与与转盘固定连接且同心的固定齿轮啮合。

7.根据权利要求6所述的化学气相沉积炉的支承装置，其特征在于，所述自转轮的底端通过轴向轴承连接在转盘上；所述支承板的下端通过固定柱穿过自转轮的转动中心和转盘往下延伸，并固定在转盘上。

8.根据权利要求1所述的化学气相沉积炉的支承装置，其特征在于，所述支承件的顶端和底端均设有滚球。

9.根据权利要求1所述的化学气相沉积炉的支承装置，其特征在于，所述支承件为两组，每组包括三个支承件；所述滑槽为两个，其中的支承段和交替段均为三个；

沿着径向的方向，两个滑槽中的交替段交错设置。