CN111719184B - 半导体加工设备及半导体加工设备的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种半导体加工设备，包括：反应腔室(100)；转轴(200)，转轴(200)至少部分设置于反应腔室(100)内且可转动；坩埚(300)，坩埚(300)设置于转轴(200)上；测距装置(400)，测距装置(400)设置于反应腔室(100)的内侧壁，用于对坩埚(300)进行实时位置检测；驱动部(500)，驱动部(500)设置于反应腔室(100)内且与坩埚(300)可拆卸相连，用于驱动坩埚(300)沿测距装置(400)的测距方向或测距方向的反方向移动。本发明还公开一种半导体加工设备的控制方法。本方案能够解决无法较准确地调整坩埚的位置的问题。

Description

半导体加工设备及半导体加工设备的控制方法

技术领域

本发明涉及半导体设备技术领域，尤其涉及一种半导体加工设备及半导体加工设备的控制方法。

背景技术

物理气相传输法为制备碳化硅晶体的主流方法之一，通常将碳化硅籽晶和碳化硅料源分层放置在反应腔室内的坩埚上，通过对反应腔室内部加热，并使反应腔室内部具有温度梯度，以使籽晶的温度较低，料源的温度较高，从而使料源升华并在温度较低的籽晶上结晶，进而获得碳化硅单晶。

通常情况下，坩埚通过托盘固定安装在反应腔室内，由于坩埚在工作的过程中需要转动，因此需要保证坩埚的中心线与转轴的中心线共线，从而避免转动过程中出现坩埚偏心转动。

目前，一般依靠操作人员经验，通过手动方式对坩埚的位置进行调整，此种情况下，由于视觉误差较大，从而无法较准确地调整坩埚的位置，同时，操作人员手动调整坩埚的位置需要花费大量的时间。

发明内容

本发明公开一种半导体加工设备及半导体加工设备的控制方法，以解决目前无法较准确地调整坩埚的位置的问题。

为了解决上述问题，本发明采用下述技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种半导体加工设备，包括：

反应腔室；

转轴，所述转轴至少部分设置于所述反应腔室内且可转动；

坩埚，所述坩埚设置于所述转轴上；

测距装置，所述测距装置设置于所述反应腔室的内侧壁，用于对所述坩埚进行实时位置检测；

驱动部，所述驱动部设置于所述反应腔室内且与所述坩埚可拆卸相连，用于驱动所述坩埚沿所述测距装置的测距方向或所述测距方向的反方向移动。

第二方面，本发明实施例提供一种半导体加工设备的控制方法，应用于上述的半导体加工设备，所述方法包括：

获取所述测距装置检测到的所述坩埚的位置数据，并基于所述位置数据确定所述坩埚的待移动距离和待移动方向；

向所述驱动部发送所述待移动距离和所述待移动方向，以通过所述驱动部驱动所述坩埚沿所述待移动方向移动所述待移动距离。

本发明采用的技术方案能够达到以下有益效果：

本发明实施例公开的半导体加工设备中，通过测距装置和驱动部能够调整坩埚的位置，以使坩埚的中心线与转轴的中心线共线。相比于目前通过手动的方式调整坩埚的位置，本发明实施例中，通过测距装置与驱动部之间的配合，从而不仅能够较准确地调整坩埚的位置，还能够较容易地调整坩埚的位置，以节省调整时间，进而在转轴带动坩埚转动的过程中，使得坩埚内的反应物能够实现均匀受热。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例公开的半导体加工设备的结构示意图；

图2为本发明实施例公开的半导体加工设备在另一种视角下的结构示意图；

图3为本发明实施例公开的半导体加工设备的部分结构示意图；

图4为本发明实施例公开的半导体加工设备在一种状态的结构示意图；

图5为本发明实施例公开的半导体加工设备在另一种状态的结构示意图。

附图标记说明：

100-反应腔室；

200-转轴、210-第二连接部、220-第二中心；

300-坩埚、310-第一中心；

400-测距装置；

500-驱动部、510-驱动电机、520-丝杠、530-滑块、531-滑动腔、540-第一连接部、550-编码器；

600-托盘；

700-容纳壳体。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图，详细说明本发明各个实施例公开的技术方案。

如图1～图5所示，本发明实施例公开一种半导体加工设备，所公开的半导体加工设备包括反应腔室100、转轴200、坩埚300、测距装置400以及驱动部500。

反应腔室100能够为半导体加工设备的其他构件提供安装位置，同时，反应物在反应腔室100内进行反应，具体的，反应腔室100的外周侧壁设置有感应线圈，感应线圈用于对反应腔室100进行加热，进而加热反应腔室100内的反应物，以使反应物在反应腔室100内生长。

坩埚300处于反应腔室100内，反应物设置于坩埚300内，在反应物的生长过程中，感应线圈首先对反应腔室100进行加热，进一步地，通过热传导的方式加热坩埚300中的反应物。

转轴200至少部分设置于反应腔室100内，且转轴200可转动，坩埚300设置于转轴200上。在具体的工作过程中，转轴200可以带动坩埚300转动，转动的坩埚300使得坩埚300中的反应物能够实现均匀加热，以使反应物的加热效果较好。可选地，在安装过程中，转轴200的中心线可以与反应腔室100的中心轴线共线，而且，坩埚300的中心线可以与转轴200的中心线共线，从而在转轴200带动坩埚300转动的过程中，坩埚300的各个位置的温度均匀性较好，进而能够对坩埚300中的反应物的加热效果较好。

通常情况下，坩埚300在转动过程中容易出现偏心转动，即坩埚300的中心线与转轴200的中心线不在同一条直线上，此种情况将影响坩埚300中的反应物的加热效果。

而本申请实施例中，通过测距装置400和驱动部500能够调节坩埚300的位置，以使坩埚300的中心线与转轴200的中心线共线，从而提升对反应物的加热效果，具体的，测距装置400设置于反应腔室100的内侧壁，测距装置400用于对坩埚300进行实时位置检测，此种情况下，测距装置400能够检测出坩埚300的外侧壁与测距装置400之间的实时距离，从而确定测距装置400与坩埚300的外侧壁之间的最大距离和最小距离。

需要说明的是，在测距装置400与坩埚300的外侧壁之间的距离达到最大距离的情况下，坩埚300的第一中心310与转轴200的第二中心220均处于测距装置400的测距方向，具体的，请参考图4，此种情况下，当测距装置400与坩埚300的外侧壁之间的距离达到最大距离时，第一中心310、第二中心220和测距装置400将处于同一条直线上。

相应地，在测距装置400与坩埚300的外侧壁之间的距离达到最小距离的情况下，坩埚300的第一中心与转轴200的第二中心均处于测距装置400的测距方向，具体的，请参考图5，此种情况下，当测距装置400与坩埚300的外侧壁之间的距离达到最小距离时，第一中心310、第二中心220和测距装置400将处于同一条直线上。

由于坩埚300在旋转的过程中，会经过图4和图5所示的位置，为了方便确定坩埚300的移动距离，该实施例基于图4和图5所示的位置确定坩埚300的移动距离。具体地，当确定测距装置400与坩埚300的外侧壁之间的最大距离和最小距离时，可以将坩埚300移动相应的距离，此距离可以为最大距离与最小距离的差值的二分之一，即可使得坩埚300的中心线与转轴200的中心线共线。

驱动部500设置于反应腔室100内且与坩埚300可拆卸相连，驱动部500用于驱动坩埚300沿测距装置400的测距方向或测距方向的反方向移动，以使坩埚300的中心线与转轴200的中心线共线。具体的，在测距装置400与坩埚300的外侧壁之间的距离达到最小距离的情况下，驱动部500可以驱动坩埚300沿测距装置400的测距方向移动，在测距装置400与坩埚300的外侧壁之间的距离达到最大距离的情况下，驱动部500可以驱动坩埚300沿测距方向的反方向移动。

由上文可知，本发明实施例公开的半导体加工设备中，通过测距装置400和驱动部500能够调整坩埚300的位置，以使坩埚300的中心线与转轴200的中心线共线。相比于目前通过手动的方式调整坩埚300的位置，本发明实施例中，通过测距装置400与驱动部500之间的配合，从而不仅能够较准确地调整坩埚300的位置，还能够较容易地调整坩埚300的位置，以节省调整时间，进而在转轴200带动坩埚300转动的过程中，使得坩埚300内的反应物能够实现均匀受热。

本发明实施例中，可选地，驱动部500可以包括驱动电机510、丝杠520和滑块530，驱动电机510可以与丝杠520相连，驱动电机510可以驱动丝杠520转动，滑块530可以与丝杠520相连，在驱动电机510驱动丝杠520转动的情况下，滑块530能够在丝杠520的轴线方向移动。

坩埚300可以与滑块530可拆卸相连，在具体的工作过程中，驱动电机510用于驱动丝杠520转动，以使滑块530带动坩埚300沿测距方向或测距方向的反方向移动，从而调整坩埚300的位置，以使坩埚300的中心线与转轴200的中心线共线。此种情况下，驱动部500能够对坩埚300施加较为可靠的驱动力，以提高坩埚300的移动稳定性。需要说明的是，在具体的安装过程中，丝杠520的轴线方向可以与测距装置400的测距方向共线，从而使得丝杠520能够驱动滑块530移动，且带动坩埚300沿测距装置400的测距方向或测距方向的反方向移动。

进一步地，为了提高驱动部500对坩埚300的驱动效果，驱动部500还可以包括编码器550，半导体加工设备还可以包括控制器，编码器550可以与丝杠520相连，编码器550可以通过检测丝杠520的转动速率，从而计算出滑块530的移动距离，以间接检测坩埚300的移动距离，控制器用于根据测距装置400检测的多个实时位置控制驱动部500工作，以使驱动部500将坩埚300驱动至合适的位置。此种方式能够提高对坩埚300的驱动精度，以使坩埚300能够较为准确地移动到合适的位置。

本发明实施例中，为了防止滑块530在移动过程中与转轴200产生干涉现象而影响驱动部500对坩埚300的驱动效果，可选地，滑块530可以具有滑动腔531，转轴200的至少部分可伸至滑动腔531内。此种情况下，当滑块530移动时，滑动腔531能够为转轴200提供避让空间，以防止滑块530与转轴200产生干涉现象。

本发明实施例公开的半导体加工设备还可以包括托盘600，托盘600可以设置于转轴200上，坩埚300可以设置于托盘600上，且托盘600可以与驱动部500可拆卸相连。此种情况下，坩埚300无需直接与转轴200相连，从而能够保证坩埚300的结构完整性，而且，此种情况下，坩埚300可以直接放置到托盘600上，从而便于更换坩埚300中的反应物，进而能够提高工作效率。

进一步地，托盘600与驱动部500可拆卸相连的方式可以有多种，例如卡接、粘接或螺栓连接等，可选地，驱动部500可以设置有第一连接部540，托盘600朝向转轴200的一侧可以设置有第一连接槽，驱动部500与托盘600通过第一连接部540与第一连接槽可拆卸相连。相比于螺栓连接，此种方式使得驱动部500与托盘600之间的拆装更方便，从而能够提高操作灵活性。

当然，为了使得驱动部500与托盘600之间的连接可靠性更好，在一种可选的方案中，第一连接部540可以为第一气缸，第一气缸可以具有第一移动部，第一移动部可沿朝向第一连接槽的方向移动，且第一移动部可以与第一连接槽相连。此种情况下，第一气缸可以驱动第一移动部沿朝向第一连接槽的方向移动，以使第一移动部与第一连接槽相连，从而能够使得驱动部500与托盘600的连接可靠性更好；第一气缸还可以驱动第一移动部沿背离第一连接槽的方向移动，以使第一移动部与第一连接槽相连，以使驱动部500与托盘600更容易实现分离。

相应地，托盘600与转轴200可拆卸相连的方式也可以有多种，例如卡接、粘接或螺栓连接等，在一种可选的方案中，转轴200的端部可以设置有第二连接部210，托盘600可以设置有第二连接槽，转轴200与托盘600可以通过第二连接部210与第二连接槽可拆卸相连。相比于螺栓连接，此种方式使得托盘600与转轴200之间的拆装更方便，从而能够提高操作灵活性。

进一步地，为了使得托盘600与转轴200之间的连接可靠性更好，第二连接部210可以为第二气缸，第二气缸可以具有第二移动部，第二移动部可沿朝向第二连接槽的方向移动，且第二移动部可以与第二连接槽相连。此种情况下，第二气缸可以驱动第二移动部沿朝向第二连接槽的方向移动，以使第二移动部与第二连接槽相连，从而能够使得托盘600与转轴200的连接可靠性更好；第二气缸还可以驱动第二移动部沿背离第二连接槽的方向移动，以使第二移动部与第二连接槽相连，以使托盘600与转轴200更容易实现分离。

本发明实施例公开的半导体加工设备还可以包括容纳壳体700，容纳壳体700可以设置于转轴200与坩埚300之间，驱动部500可以设置于容纳壳体700内。此种方式使得半导体加工设备的内部结构更紧凑，同时，驱动部500设置在容纳壳体700内还可以防止驱动部500产生的杂质影响反应腔室100的洁净度。

基于本发明实施例公开的半导体加工设备，本发明实施例还公开一种半导体加工设备的控制方法，所公开的控制方法包括：

S100、获取测距装置400检测到的坩埚300的位置数据，并基于位置数据确定坩埚300的待移动距离和待移动方向。

这里的待移动距离可以为坩埚300所处位置与目标位置之间的距离，待移动方向可以为坩埚300朝向目标位置的方向。

S200、向驱动部500发送待移动距离和待移动方向，以通过驱动部500驱动坩埚300沿待移动方向移动待移动距离。

为了使得坩埚300能够较为准确地移动到合适的位置，上述步骤S100具体包括：

S110、获取测距装置400检测到的目标旋转周期内测距装置400与坩埚300的外侧壁之间的最小距离及其对应的检测时刻和最大距离及其对应的检测时刻；

需要说明的是，目标旋转周期是指测距装置400检测的数据发生变化的一个旋转周期，在测距装置400与坩埚300的外侧壁之间的距离达到最大距离的情况下，坩埚300的第一中心310与转轴200的第二中心220均处于测距装置400的测距方向，即第一中心310、第二中心220和测距装置400处于同一条直线上，相应地，在测距装置400与坩埚300的外侧壁之间的距离达到最小距离的情况下，坩埚300的第一中心310与转轴200的第二中心220均处于测距装置400的测距方向，即第一中心310、第二中心220和测距装置400处于同一条直线上。

S120、基于最小距离和最大距离，确定待移动距离。

由上文可知，这里的待移动距离为最小距离与最大距离的差值的二分之一。

S130、基于最小距离对应的检测时刻和最大距离对应的检测时刻的大小关系，确定所述待移动方向。

具体的，最小距离对应的检测时刻可以为t1，最大距离对应的检测时刻可以为t2，若t1>t2，则说明坩埚300旋转一周时，先经过与测距装置400距离最远的位置，然后运行至与测距装置400距离最近的位置，即坩埚300先经过图4所示的位置，然后运行至图5所示的位置，则在坩埚300旋转t2时间后，确定待移动方向为坩埚300朝向测距装置400的方向，即测距方向的反方向；若t1<t2，则说明坩埚300旋转一周时，先经过与测距装置400距离最近的位置，然后运行至与测距装置400距离最远的位置，即坩埚300先经过图5所示的位置，然后运行至图4所示的位置，则在坩埚300旋转t1时间后，确定待移动方向为坩埚300远离测距装置400的方向，即测距方向。

本发明上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (12)

1.一种半导体加工设备，其特征在于，包括：

反应腔室（100）；

转轴（200），所述转轴（200）至少部分设置于所述反应腔室（100）内且可转动；

坩埚（300），所述坩埚（300）设置于所述转轴（200）上；

测距装置（400），所述测距装置（400）设置于所述反应腔室（100）的内侧壁，用于对所述坩埚（300）进行实时位置检测；

驱动部（500），所述驱动部（500）设置于所述反应腔室（100）内且与所述坩埚（300）可拆卸相连，用于驱动所述坩埚（300）沿所述测距装置（400）的测距方向或所述测距方向的反方向移动。

2.根据权利要求1所述的半导体加工设备，其特征在于，所述驱动部（500）包括驱动电机（510）、丝杠（520）和滑块（530），所述驱动电机（510）与所述丝杠（520）相连，所述滑块（530）与所述丝杠（520）相连，且所述坩埚（300）与所述滑块（530）可拆卸相连，所述驱动电机（510）用于驱动所述丝杠（520）转动，以使所述滑块（530）带动所述坩埚（300）沿所述测距方向或所述测距方向的反方向移动。

3.根据权利要求2所述的半导体加工设备，其特征在于，所述驱动部（500）还包括编码器（550），所述半导体加工设备还包括控制器，所述编码器（550）与所述丝杠（520）相连，所述编码器（550）用于检测所述坩埚（300）的移动距离，所述控制器用于根据所述测距装置（400）检测的多个实时位置控制所述驱动部（500）工作。

4.根据权利要求2所述的半导体加工设备，其特征在于，所述滑块（530）具有滑动腔（531），所述转轴（200）的至少部分可伸至所述滑动腔（531）内。

5.根据权利要求1所述的半导体加工设备，其特征在于，所述半导体加工设备还包括托盘（600），所述托盘（600）设置于所述转轴（200）上，所述坩埚（300）设置于所述托盘（600）上，且所述托盘（600）与所述驱动部（500）可拆卸相连。

6.根据权利要求5所述的半导体加工设备，其特征在于，所述驱动部（500）设置有第一连接部（540），所述托盘（600）朝向所述转轴（200）的一侧设置有第一连接槽，所述驱动部（500）与所述托盘（600）通过所述第一连接部（540）与所述第一连接槽可拆卸相连。

7.根据权利要求6所述的半导体加工设备，其特征在于，所述第一连接部（540）为第一气缸，所述第一气缸具有第一移动部，所述第一移动部可沿朝向所述第一连接槽的方向移动，且所述第一移动部与所述第一连接槽相连。

8.根据权利要求5所述的半导体加工设备，其特征在于，所述转轴（200）的端部设置有第二连接部（210），所述托盘（600）设置有第二连接槽，所述转轴（200）与所述托盘（600）通过所述第二连接部（210）与所述第二连接槽可拆卸相连。

9.根据权利要求8所述的半导体加工设备，其特征在于，所述第二连接部（210）为第二气缸，所述第二气缸具有第二移动部，所述第二移动部可沿朝向所述第二连接槽的方向移动，且所述第二移动部与所述第二连接槽相连。

10.根据权利要求1所述的半导体加工设备，其特征在于，所述半导体加工设备还包括容纳壳体（700），所述容纳壳体（700）设置于所述转轴（200）与所述坩埚（300）之间，所述驱动部（500）设置于所述容纳壳体（700）内。

11.一种半导体加工设备的控制方法，应用于权利要求1至10中任一项所述的半导体加工设备，其特征在于，所述方法包括：

获取所述测距装置（400）检测到的所述坩埚（300）的位置数据，并基于所述位置数据确定所述坩埚（300）的待移动距离和待移动方向；

向所述驱动部（500）发送所述待移动距离和所述待移动方向，以通过所述驱动部（500）驱动所述坩埚（300）沿所述待移动方向移动所述待移动距离。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述获取所述测距装置（400）检测到的所述坩埚（300）的位置数据，并基于所述位置数据确定所述坩埚（300）的待移动距离和待移动方向，包括：

获取所述测距装置（400）检测到的目标旋转周期内所述测距装置（400）与所述坩埚（300）的外侧壁之间的最小距离及其对应的检测时刻和最大距离及其对应的检测时刻；

基于所述最小距离和所述最大距离，确定所述待移动距离；

基于所述最小距离对应的检测时刻和所述最大距离对应的检测时刻的大小关系，确定所述待移动方向。

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