CN114351123A - 一种大腔体、多功能化学气相沉积设备及使用方法 - Google Patents
一种大腔体、多功能化学气相沉积设备及使用方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114351123A CN114351123A CN202111537186.0A CN202111537186A CN114351123A CN 114351123 A CN114351123 A CN 114351123A CN 202111537186 A CN202111537186 A CN 202111537186A CN 114351123 A CN114351123 A CN 114351123A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cavity
- vapor deposition
- chemical vapor
- hot wire
- cavities
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 65
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 title claims abstract description 59
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract description 59
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 53
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 62
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 18
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 14
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims description 14
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 12
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 7
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 claims description 5
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 abstract description 16
- 230000008021 deposition Effects 0.000 abstract description 14
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 abstract description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 55
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 6
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000003028 elevating effect Effects 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000012864 cross contamination Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 2
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 2
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 208000002925 dental caries Diseases 0.000 description 1
- 238000012938 design process Methods 0.000 description 1
- -1 diborane Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000004050 hot filament vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000009347 mechanical transmission Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
本发明提供一种大腔体、多功能化学气相沉积设备及使用方法，包括设备本体、基材传输系统、热丝组件、可升降系统、视镜系统、载物台、气体供给系统、尾气处理系统；设备本体包括并列设置的至少两个腔体和设置在腔体之间使相邻的两个腔体连通的隔板，所有的腔体共用气体供给系统和尾气处理系统。本发明通过设置在腔体中间的隔板的开合，将多个腔体连动，沉积时间较长时，可以使各个腔体同时进行沉积，工艺条件和顺序复杂时，沉积工艺可以在多腔体中按照工艺顺序进行传递，并且采用共同的通用工程系统、配电系统、自动化系统、尾气和循环水处理系统，节省硬件投资和运行成本，实现大规模工业化，适用于同时沉积平面放置和垂直型放置的基材。
Description
技术领域
本发明设计化学技术领域，具体涉及一种大腔体、多功能化学气相沉积设备及使用方法。
背景技术
典型的化学气相沉积工艺是将基材暴露在一种或多种不同的前趋物下，在高温、等离子等反应条件下，让多种气相发生化学反应或/及化学分解，在基材表面产生被沉积的薄膜。相对于等离子技术，热丝法可制备大面积金刚石薄膜，且综合成本最低，具有良好的工业推广潜能。
目前市场上主流设备生产厂家的设备通常只有一个反应腔，不能同时进行多种工艺，由于沉积不同层次的薄、不同尺寸的膜时，气相的成分和流量不一样，所需的温度也不一样，这样当一种工艺完成后进行另一种工艺时，更改反应条件需要的时间较长，从而造成较高的成本，还会引起瑕疵，造成质量问题。例如，金刚石膜材料沉积时，所需的工作温度范围从1600摄氏度到2400摄氏度，反应压力在5-100毫巴之间，反应的气相在氢气、甲烷、乙硼烷、氧气、氮气中形成不同的排列组合，适用于不同形态的膜，再加上热丝的使用寿命受到工艺和气相调整的影响很大，会造成质量相对较差和运行成本较高，设备腔体只适合一种摆放方式，而且在相同反应条件下，单腔体产量太低，无法满足大规模工业化生产和市场需求；单腔体设备应用场景也常常受到限制，平放基板的设备，不能用于垂直放置基材的沉积。
发明内容
本发明是为了解决化学气相沉积单腔体设备的不足，提供一种多腔体化学气相沉积设备及其使用方法，特别是一种适合高产量和多工艺环节的多腔体沉积金刚石、非晶硅涂层以及半导体材料氢气蚀刻的设备，通过设置在腔体中间的隔板的开合，将多个腔体连动，沉积时间较长时，可以使各个腔体同时进行沉积，工艺条件和顺序复杂时，沉积工艺可以在多腔体中按照工艺顺序进行传递，并且采用共同的通用工程系统、配电系统、自动化系统、尾气和循环水处理系统，节省硬件投资和运行成本，可同时提高沉积膜的质量、降低运行成本，实现大规模工业化，适用于同时沉积平面放置和垂直型放置的基材。
本发明提供一种大腔体、多功能化学气相沉积设备，包括设备本体，设置在设备本体内部的基材传输系统、热丝组件、可升降系统、视镜系统，设置在基材传输系统上部的载物台，与设备本体相连的气体供给系统和设置在设备本体外部的尾气处理系统；
设备本体包括并列设置的至少两个腔体和设置在腔体之间使相邻的两个腔体连通的隔板，每个腔体的内部均设置基材传输系统、热丝组件、可升降系统、视镜系统，所有的腔体共用气体供给系统和尾气处理系统；
热丝组件包括设置在设备本体内部的热丝支架、固定在热丝支架上的热丝本体和设置在热丝本体两端并与热丝本体相连的电极；
视镜系统设置在腔体的中部和下部，设置在腔体下部的视镜系统与基材传输系统平行；
气体供给系统包括依次设置在热丝组件上部的气体分配系统、预混合装置，设置在腔体的外部并与预混合装置依次相连的气体输入管道、活性气体罐和设置在腔体外部的真空泵和输出管道。
本发明所述的一种大腔体、多功能化学气相沉积设备，作为优选方式，腔体为双层腔体，双层腔体包括外壁和内壁；
化学气相沉积设备还包括设置在外壁和内壁之间用于高温气相沉积时对腔体进行冷却的水冷系统和与冷却水系统相连用于循环净化冷却水的冷却水净化系统。
本发明所述的一种大腔体、多功能化学气相沉积设备，作为优选方式，隔板为固定隔离板，隔板上设置可开合的窗口，基材传输系统可穿过窗口。
本发明所述的一种大腔体、多功能化学气相沉积设备，作为优选方式，隔板为可升降隔板。
本发明所述的一种大腔体、多功能化学气相沉积设备，作为优选方式，基材传输系统包括依次设置在全部载物台底部的基板、轨道，设置在轨道两侧的轨道固定器，设置在轨道底部的传动装置和与传动装置相连的控制系统；传动装置为以下任意一种：螺旋杆传动装置、链式传动装置、传动辊和机械臂。
本发明所述的一种大腔体、多功能化学气相沉积设备，作为优选方式，可升降系统包括设置在传动装置底部的承重平台，依次设置在承重平台底部的升降支架、底座和与升降支架连接的电控系统。
本发明所述的一种大腔体、多功能化学气相沉积设备，作为优选方式，气体分配系统和真空泵的数量均为1个；
电极为钼电极。
本发明提供一种大腔体、多功能化学气相沉积设备的使用方法，每个腔体可单独进行化学气相沉积，也可使每个腔体的工作条件不同，打开隔板在相邻的腔体之间进行基材传输以进行不同阶段的化学气相沉积。
本发明所述一种大腔体、多功能化学气相沉积设备的使用方法，作为优选方式，打开或关闭所有隔板，将基材放入每个腔体中的载物台上，然后抽真空，再使用气体供给系统向每个腔体中通入工作气体，使用热丝组件进行加热，并使用可升降系统调整基材与热丝组件的距离以调整基材的温度，使用视镜系统进行反应程度的观察，直至化学气相沉积完成。
本发明所述一种大腔体、多功能化学气相沉积设备的使用方法，作为优选方式，包括以下步骤：
S1、设备本体包括三个腔体，将第一个腔体和第二个腔体之间的隔板关闭，第二个腔体抽真空并使用热丝组件进行加热；
S2、将基材放入第一个腔体的载物台上，使用热丝组件进行第一个腔体的预热，达到预热温度后打开第一个腔体和第二个腔体之间的隔板，使用基材传输系统将基材传输到第二个腔体，关闭第一个腔体和第二个腔体之间的隔板，此时第二个腔体已经达到预热温度，使用气体供给系统向第二个腔体通入工作气体，使用热丝组件继续加热，同时关闭第二个腔体和第三个腔体之间的隔板，将第三个腔体抽真空并使用热丝组件进行加热；
S3、第二个腔体反应完全后，打开第二个腔体和第三个腔体之间的隔板，使用基材传输系统将基材传输到第三个腔体，关闭第二个腔体和第三个腔体之间的隔板，调整第三个腔体中的温度，使基材继续进行化学气相沉积，直至化学气相沉积完成。
本发明提供的设备设计方案是：一种多腔体化学气相沉积设备，包括集成的气体供给系统、双层腔体、基材传输系统、热丝组件、可升降的载物台系列、循环水综合处理系统、尾气处理系统和视镜系统。在复杂工艺反应条件下，每个腔体有独立的气体流量阀、热丝组件、真空泵、升降台，可以独立完成不同材料的沉积膜，也可以按照工艺顺序，并在升降台的帮助下，避免工艺切换时的负影响，完成同一基材的不同工艺段的加工流程。在工艺反应条件发生根本性变化或者此工艺段会产生具有毒性、高污染的物质的时候，可以为其量身定做多腔体中的一个腔体，针对性的解决腔体反应安全、腔体清洁和污染等问题。
气体供给系统包括活性气体罐、气体输入管道、气体分配系统、预混合装置、真空泵与输出管道；
基材传输系统，包括轨道固定器、传输轨道、螺旋杆和控制系统，控制系统可以是手动，也可以是自动系统。
双层腔体包括用于高温气相沉积中的腔体冷却，循环水冷却系统包括净化系统，腔体之间有固定隔离板和可升降隔离板两种方式；热丝组件包括热丝、电极和热丝固定架；
可升降的载物台系统包括电子控制系统、升降支架、载物台和底座，能够完成微调和准确定位，升降行程可以达到50-100cm，可以满足不同尺寸、不同摆放位置的需求，对平放和垂直型放置基材都可以进行沉积；
视镜系统位于腔体中部和下部，下部视镜系统与基材传输系统平行。
大腔体的实现通过降低升降台，增加腔体内的体积，载物台可以完成平行和垂直两种方式完成的沉积，沉积不同的产品，立体的、平面的。
本发明具有以下优点：
(1)在沉积时间较长的情况下，如金刚石膜、非晶硅膜，但不仅限于金刚石膜和非晶硅膜，可以在三个、十个或多个腔体的设备中同时进行沉积，采用共同的通用工程系统、配电系统、自动化系统、尾气和循环水处理系统，一次性规模化完成膜材料的工业制备，节省了硬件投资成本和运行成本。
(2)在复杂的工艺条件和顺序下，视工艺条件而定，沉积工艺可以在单腔体中进行，通过升降台调整基板和热丝以及气体分配系统的距离，避免发生副反应，影响产品质量。
(3)在复杂的工艺条件和顺序下，沉积工艺可以在多腔体中按照工艺顺序进行传递，尤其是在会产生具有毒性、高污染的物质的工艺段中，一个相对独立的腔体尤其重要，可以采用特殊的材质和安全处理工艺，并针对性的完成腔体清洁和尾气的处理，同时避免了在同一腔体中的不同工艺段产生交叉污染的风险，既节省了沉积反应的时间，又增加了安全性，并且提高了腔体和设备的使用寿命。
(4)本发明以工艺为导向，适合HWCVD工艺设计过程和产品加工过程，同工艺情况下，适合同时运行、互不干扰、增加产能；不同工艺情况下，通过传输，完成不同的加工过程，节省时间成本和热丝的损耗。
附图说明
图1为一种大腔体、多功能化学气相沉积设备结构示意图；
图2为一种大腔体、多功能化学气相沉积设备基材传输系统示意图；
图3为一种大腔体、多功能化学气相沉积设备热丝组件示意图；
图4为一种大腔体、多功能化学气相沉积设备可升降系统示意图；
图5为一种大腔体、多功能化学气相沉积设备使用方法实施例4、实施例6流程图。
附图标记：
1、设备本体；1a、腔体；1b、隔板；2、基材传输系统；21、基板、22、轨道；23、轨道固定器；24、传动装置；25、控制系统；3、热丝组件；31、热丝支架；32、热丝本体；33、电极；4、可升降系统；41、承重平台；42、升降支架；43、底座；44、电控系统；5、视镜系统；6、载物台；7、气体供给系统；71、气体分配系统；72、预混合装置；73、气体输入管道；74、活性气体罐；75、真空泵；76、输出管道；8、尾气处理系统；9、水冷系统；10、冷却水净化系统。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
如图1所示，一种大腔体、多功能化学气相沉积设备，包括设备本体1，设置在设备本体1内部的基材传输系统2、热丝组件3、可升降系统4、视镜系统5，设置在基材传输系统2上部的载物台6，与设备本体1相连的气体供给系统7，设置在设备本体1外部的尾气处理系统8，设置在腔体1a外壁和内壁之间用于高温气相沉积中时进行腔体1a冷却的水冷系统9和与冷却水系统9相连用于循环净化冷却水的冷却水净化系统10；
设备本体1包括并列设置的至少两个腔体1a和设置在腔体1a之间使相邻的两个腔体1a连通的隔板1b，每个腔体1a的内部均设置基材传输系统2、热丝组件3、可升降系统4、视镜系统5，所有的腔体1a共用气体供给系统6和尾气处理系统7；
腔体1a为双层腔体，双层腔体包括外壁和内壁；
隔板1b为固定隔离板，隔板1b上设置可开合的窗口，基材传输系统2可穿过窗口；
或者隔板1b为可升降隔板；
如图2所示，基材传输系统2包括依次设置在全部载物台6底部的基板21、轨道22，设置在轨道22两侧的轨道固定器23，设置在轨道23底部的传动装置24和与传动装置24相连的控制系统25；传动装置24为以下任意一种：螺旋杆传动装置、链式传动装置、传动辊和机械臂；
如图3所示，热丝组件3包括设置在设备本体1内部的热丝支架31、固定在热丝支架31上的热丝本体32和设置在热丝本体32两端并与热丝本体32相连的电极33，电极33为钼电极；
如图4所示，可升降系统4包括设置在传动装置23底部的承重平台41，依次设置在承重平台41底部的升降支架42、底座43和与升降支架42连接的电控系统44；
视镜系统5设置在腔体1a的中部和下部，设置在腔体1a下部的视镜系统5与基材传输系统2平行；
气体供给系统7包括依次设置在热丝组件3上部的气体分配系统71、预混合装置72，设置在腔体1a的外部并与预混合装置72依次相连的气体输入管道73、活性气体罐74和设置在腔体1a外部的真空泵75和输出管道76；
气体分配系统71和真空泵75的数量均为1个。
实施例2
如图1所示，一种大腔体、多功能化学气相沉积设备，包括设备本体1，设置在设备本体1内部的基材传输系统2、热丝组件3、可升降系统4、视镜系统5，设置在基材传输系统2上部的载物台6，与设备本体1相连的气体供给系统7，设置在设备本体1外部的尾气处理系统8，设置在腔体1a外壁和内壁之间用于高温气相沉积中时进行腔体1a冷却的水冷系统9和与冷却水系统9相连用于循环净化冷却水的冷却水净化系统10；
设备本体1包括并列设置的至少两个腔体1a和设置在腔体1a之间使相邻的两个腔体1a连通的隔板1b，每个腔体1a的内部均设置基材传输系统2、热丝组件3、可升降系统4、视镜系统5，所有的腔体1a共用气体供给系统6和尾气处理系统7；
腔体1a为双层腔体，双层腔体包括外壁和内壁；
隔板1b为固定隔离板，隔板1b上设置可开合的窗口，基材传输系统2可穿过窗口；
或者隔板1b为可升降隔板；
本设备的多个腔体1a之间可以通过隔板1b进行隔离，在进行腔体1a间的基板传输时，可以通过固定安装系统或者控制系统将隔板开启和关闭。
本设备的多个腔体1a之间的隔板1b可以采用固定的形式安装，腔体1之间保持一定规格的传递窗口，窗口尺寸的设计需要可以通过平放基板和小体积垂直型基材，这种多腔体互通的模式适用于多个腔体同时开启，进行同种活性气体和相同反应条件下的膜沉积，适合同种膜材料的工业化大生产模式。
本设备的多个腔体之间的隔板1b也可以采用可升降的隔离板形式，根据需要，腔体1a之间的传递窗口可以开启，也可以关闭。在不同工艺条件下进行沉积的时候，或者避免腔体之间的交叉污染的情况下可以关闭。
如图2所示，各个腔体1间的传输由基材传输系统2完成，包括基板21、轨道22、螺旋杆23和控制系统24。
如图3所示，热丝加热系统3包括热丝支架31、热丝32、钼电极33。
本设备的多个腔体之间的机械传动通过螺旋杆、或者链式、或者传动辊、或者机械臂等方式完成，优选螺旋杆方式，稳定的轨道安装，保证基板在各个腔体间的传送不出现偏差，通过与轨道平行的视镜，可以随时对基板进行调整，调整方式可以电动，也可以通过手动方式完成。
如图4所示，可升降系统4台包括底座41、升降支架42、承重系统43和电控系统44。
本设备的可升降系统4可以配合多腔体完成工业化规模生产，即使在复杂的工艺条件下，依然可以在单个腔体里完成整个沉积工艺，在工艺变化期间，如温度、活性气体等参数的改变，可以调整升降台高度，适当远离热丝，避免发生副反应，影响产品质量。
本设备的升降台4可以在腔体1a间的隔板1b窗口较小的时候，执行降低操作，增加窗口尺寸，便于较大的、垂直型放置的基材通过，在各个腔体间输送。
本设备的升降台4可以在各个腔体1a同时调整高度，实现输送的稳定性。
本设备的升降台4可以在各个腔体1a分别调整高度，实现不同工艺参数下的沉积。
实施例3
一种大腔体、多功能化学气相沉积设备的使用方法，每个腔体1a可单独进行化学气相沉积；
打开或关闭所有隔板1b，将基材放入每个腔体1a中的载物台6上，然后抽真空，再使用气体供给系统7向每个腔体1a中通入工作气体，使用热丝组件3进行加热，并使用可升降系统4调整基材与热丝组件3的距离以调整基材的温度，使用视镜系统5进行反应程度的观察，直至化学气相沉积完成。
实施例4
如图5所示，一种大腔体、多功能化学气相沉积设备的使用方法，使每个腔体的工作条件不同，打开隔板在相邻的腔体之间进行基材传输以进行不同阶段的化学气相沉积；
包括以下步骤：
S1、设备本体1包括三个腔体1a，将第一个腔体和第二个腔体之间的隔板1b关闭，第二个腔体抽真空并使用热丝组件3进行加热；
S2、将基材放入第一个腔体的载物台6上，使用热丝组件3进行第一个腔体的预热，达到预热温度后打开第一个腔体和第二个腔体之间的隔板1b，使用基材传输系统2将基材传输到第二个腔体，关闭第一个腔体和第二个腔体之间的隔板1b，此时第二个腔体已经达到预热温度，使用气体供给系统7向第二个腔体通入工作气体，使用热丝组件3继续加热，同时关闭第二个腔体和第三个腔体之间的隔板1b，将第三个腔体抽真空并使用热丝组件3进行加热；
S3、第二个腔体反应完全后，打开第二个腔体和第三个腔体之间的隔板1b，使用基材传输系统2将基材传输到第三个腔体，关闭第二个腔体和第三个腔体之间的隔板1b，调整第三个腔体中的温度，使基材继续进行化学气相沉积，直至化学气相沉积完成。
实施例5
一种大腔体、多功能化学气相沉积设备的使用方法，每个腔体1a可单独进行化学气相沉积；
用本多腔体化学气相沉积设备进行金刚石沉积的工作过程是：
将预处理后的晶片或者基材同时放入所有腔体1a的载物台6上，腔体1a和腔体间的隔板1b连接可以选择不关闭，抽真空至100毫巴，通过升降台4降低载物台6，使晶片或者基材与热丝的距离较远，通入氢气，并启动热丝加热系统3，当热丝32温度达到2200-2400度后，升高载物台6至指定的沉积距离，通入甲烷，开始沉积过程，当沉积过程结束后，关闭甲烷，保持氢气气氛，再次通过升降台4降低载物台6，使晶片或者基材与热丝在较远的距离下淬火，确保了在开始阶段可以沉积质量更好的膜，以及更好的完成淬火工艺，在缩短沉积时间的情况下，提升金刚石膜的质量，而且可以通过多个腔体完成工业化生产的要求。
实施例6
如图5所示，一种大腔体、多功能化学气相沉积设备的使用方法，使每个腔体的工作条件不同，打开隔板在相邻的腔体之间进行基材传输以进行不同阶段的化学气相沉积；
采用本多腔体化学气相沉积设备进行非晶硅沉积的工作过程是：
2号腔体关闭腔体和腔体间的隔板1b连接，抽真空至100毫巴，并启动热丝加热系统3；
将预处理后的晶片或者基材放入1号腔体的载物台6上，关闭腔体和腔体间的隔板1b连接，抽真空至100毫巴，并启动热丝加热系统3；
1号腔体中的晶片或者基材被预热到100-150度之间，开启1号腔体和2号腔体之间的隔板1b，通过基材传输系统2把载物台6传输到2号腔体，2号腔体已经预热到指定温度，通入氢气和含硅气体，把热晶片或者基材加热到400-450度，并保持一段时间；
在2号腔体处理的过程中，3号腔体关闭腔体和腔体间的窗口连接，抽真空至50毫巴，并启动热丝加热系统预热；
2号腔体内反应后的晶片或者基材，通过上述开启隔板和运输的过程，传递到3号腔体，在150度的温度下进行淬火。
在淬火的过程中，重复上述的工艺过程，做到预热、高温处理和低温淬火的三个工艺连续完成，无需反复调整温度，减少了整个流程的时间、减少了工艺改变对热丝的影响，节约了运行成本。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种大腔体、多功能化学气相沉积设备，其特征在于：包括设备本体(1)，设置在所述设备本体(1)内部的基材传输系统(2)、热丝组件(3)、可升降系统(4)、视镜系统(5)，设置在所述基材传输系统(2)上部的载物台(6)，与所述设备本体(1)相连的气体供给系统(7)和设置在所述设备本体(1)外部的尾气处理系统(8)；
所述设备本体(1)包括并列设置的至少两个腔体(1a)和设置在所述腔体(1a)之间使相邻的两个所述腔体(1a)连通的隔板(1b)，每个所述腔体(1a)的内部均设置所述基材传输系统(2)、所述热丝组件(3)、所述可升降系统(4)、所述视镜系统(5)，所有的所述腔体(1a)共用所述气体供给系统(6)和所述尾气处理系统(7)；
所述热丝组件(3)包括设置在所述设备本体(1)内部的热丝支架(31)、固定在所述热丝支架(31)上的热丝本体(32)和设置在所述热丝本体(32)两端并与所述热丝本体(32)相连的电极(33)；
所述视镜系统(5)设置在所述腔体(1a)的中部和下部，设置在所述腔体(1a)下部的所述视镜系统(5)与所述基材传输系统(2)平行；
所述气体供给系统(7)包括依次设置在所述热丝组件(3)上部的气体分配系统(71)、预混合装置(72)，设置在所述腔体(1a)的外部并与所述预混合装置(72)依次相连的气体输入管道(73)、活性气体罐(74)和设置在所述腔体(1a)外部的真空泵(75)和输出管道(76)。
2.根据权利要求1所述的一种大腔体、多功能化学气相沉积设备，其特征在于：所述腔体(1a)为双层腔体，所述双层腔体包括外壁和内壁；
化学气相沉积设备还包括设置在所述外壁和所述内壁之间用于高温气相沉积时对所述腔体(1a)进行冷却的水冷系统(9)和与所述冷却水系统(9)相连用于循环净化冷却水的冷却水净化系统(10)。
3.根据权利要求1所述的一种大腔体、多功能化学气相沉积设备，其特征在于：所述隔板(1b)为固定隔离板，所述隔板(1b)上设置可开合的窗口，所述基材传输系统(2)可穿过所述窗口。
4.根据权利要求1所述的一种大腔体、多功能化学气相沉积设备，其特征在于：所述隔板(1b)为可升降隔板。
5.根据权利要求1所述的一种大腔体、多功能化学气相沉积设备，其特征在于：所述基材传输系统(2)包括依次设置在全部所述载物台(6)底部的基板(21)、轨道(22)，设置在所述轨道(22)两侧的轨道固定器(23)，设置在所述轨道(22)底部的传动装置(24)和与所述传动装置(24)相连的控制系统(25)；所述传动装置(24)为以下任意一种：螺旋杆传动装置、链式传动装置、传动辊和机械臂。
6.根据权利要求1所述的一种大腔体、多功能化学气相沉积设备，其特征在于：所述可升降系统(4)包括设置在所述传动装置(23)底部的承重平台(41)，依次设置在所述承重平台(41)底部的升降支架(42)、底座(43)和与所述升降支架(42)连接的电控系统(44)。
7.根据权利要求1所述的一种大腔体、多功能化学气相沉积设备，其特征在于：所述气体分配系统(71)和所述真空泵(75)的数量均为1个；
所述电极(33)为钼电极。
8.一种大腔体、多功能化学气相沉积设备的使用方法，其特征在于：每个腔体(1a)可单独进行化学气相沉积，也可使每个所述腔体(1a)的工作条件不同，打开隔板(1b)在相邻的所述腔体(1a)之间进行基材传输以进行不同阶段的化学气相沉积。
9.根据权利要求8所述的一种大腔体、多功能化学气相沉积设备的使用方法，其特征在于：打开或关闭所有隔板(1b)，将基材放入每个所述腔体(1a)中的载物台(6)上，然后抽真空，再使用气体供给系统(7)向每个所述腔体(1a)中通入工作气体，使用热丝组件(3)进行加热，并使用可升降系统(4)调整所述基材与所述热丝组件(3)的距离以调整所述基材的温度，使用视镜系统(5)进行反应程度的观察，直至化学气相沉积完成。
10.根据权利要求8所述的一种大腔体、多功能化学气相沉积设备的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、设备本体(1)包括三个所述腔体(1a)，将第一个腔体和第二个腔体之间的隔板(1b)关闭，第二个腔体抽真空并使用热丝组件(3)进行加热；
S2、将基材放入第一个腔体的载物台(6)上，使用所述热丝组件(3)进行第一个腔体的预热，达到预热温度后打开第一个腔体和第二个腔体之间的隔板(1b)，使用基材传输系统(2)将所述基材传输到第二个腔体，关闭第一个腔体和第二个腔体之间的隔板(1b)，此时第二个腔体已经达到所述预热温度，使用气体供给系统(7)向第二个腔体通入工作气体，使用所述热丝组件(3)继续加热，同时关闭第二个腔体和第三个腔体之间的所述隔板(1b)，将第三个腔体抽真空并使用所述热丝组件(3)进行加热；
S3、第二个腔体反应完全后，打开第二个腔体和第三个腔体之间的隔板(1b)，使用所述基材传输系统(2)将所述基材传输到第三个腔体，关闭第二个腔体和第三个腔体之间的隔板(1b)，调整第三个腔体中的温度，使所述基材继续进行化学气相沉积，直至化学气相沉积完成。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111537186.0A CN114351123B (zh) | 2021-12-15 | 一种大腔体、多功能化学气相沉积设备及使用方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111537186.0A CN114351123B (zh) | 2021-12-15 | 一种大腔体、多功能化学气相沉积设备及使用方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114351123A true CN114351123A (zh) | 2022-04-15 |
| CN114351123B CN114351123B (zh) | 2024-07-05 |
Family
ID=
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115287633A (zh) * | 2022-08-01 | 2022-11-04 | 隆基绿能科技股份有限公司 | 热丝化学气相沉积设备、硅基薄膜沉积方法及太阳能电池 |
| CN115287621A (zh) * | 2022-08-10 | 2022-11-04 | 圣思科技(廊坊)有限公司 | 应用于功能涂层真空镀膜设备的自动传输结构 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070237894A1 (en) * | 2006-04-06 | 2007-10-11 | First Solar U.S. Manufacturing, Llc | System and method for transport |
| CN102732834A (zh) * | 2012-06-18 | 2012-10-17 | 徐明生 | 一种制备二维纳米薄膜的设备 |
| CN103695868A (zh) * | 2013-12-13 | 2014-04-02 | 中国科学院等离子体物理研究所 | 远程磁镜场约束线形等离子体增强化学气相沉积系统 |
| CN111041458A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-04-21 | 湖南红太阳光电科技有限公司 | 一种连续式pecvd设备 |
| CN112553591A (zh) * | 2020-12-22 | 2021-03-26 | 广东鼎泰高科技术股份有限公司 | 一种热丝法化学气相沉积设备及化学气相沉积方法 |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070237894A1 (en) * | 2006-04-06 | 2007-10-11 | First Solar U.S. Manufacturing, Llc | System and method for transport |
| CN102732834A (zh) * | 2012-06-18 | 2012-10-17 | 徐明生 | 一种制备二维纳米薄膜的设备 |
| CN103695868A (zh) * | 2013-12-13 | 2014-04-02 | 中国科学院等离子体物理研究所 | 远程磁镜场约束线形等离子体增强化学气相沉积系统 |
| CN111041458A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-04-21 | 湖南红太阳光电科技有限公司 | 一种连续式pecvd设备 |
| CN112553591A (zh) * | 2020-12-22 | 2021-03-26 | 广东鼎泰高科技术股份有限公司 | 一种热丝法化学气相沉积设备及化学气相沉积方法 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115287633A (zh) * | 2022-08-01 | 2022-11-04 | 隆基绿能科技股份有限公司 | 热丝化学气相沉积设备、硅基薄膜沉积方法及太阳能电池 |
| CN115287633B (zh) * | 2022-08-01 | 2023-12-01 | 隆基绿能科技股份有限公司 | 热丝化学气相沉积设备、硅基薄膜沉积方法及太阳能电池 |
| WO2024027294A1 (zh) * | 2022-08-01 | 2024-02-08 | 隆基绿能科技股份有限公司 | 热丝化学气相沉积设备、硅基薄膜沉积方法及太阳能电池 |
| CN115287621A (zh) * | 2022-08-10 | 2022-11-04 | 圣思科技(廊坊)有限公司 | 应用于功能涂层真空镀膜设备的自动传输结构 |
| CN115287621B (zh) * | 2022-08-10 | 2024-05-07 | 圣思科技(廊坊)有限公司 | 应用于功能涂层真空镀膜设备的自动传输结构 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5813920B2 (ja) | 基板上に薄膜を蒸着する方法および基板のインライン真空処理のための装置 | |
| EP1159465B1 (en) | Method of atomic layer deposition | |
| CN111739971B (zh) | 镀膜设备、方法、系统及太阳能电池、组件、发电系统 | |
| CN1348552A (zh) | 具有诸垂直堆叠处理室的半导体晶片生产系统和单轴双晶片传送系统 | |
| CN110408914B (zh) | 管式沉积系统 | |
| KR20080068589A (ko) | 하나의 챔버 및 복수의 튜브를 가지는 고효율 수직로 장치 | |
| CN108642478A (zh) | 一种镀膜系统及镀膜工艺 | |
| CN201901699U (zh) | 自动化基片传输和原位基片测试的mocvd处理系统 | |
| US20110262641A1 (en) | Inline chemical vapor deposition system | |
| KR101044772B1 (ko) | 대면적 하향식 ｃｉｇｓ 고속성막공정 시스템 및 방법 | |
| CN217230927U (zh) | 一种多腔体化学气相沉积设备 | |
| CN114351123B (zh) | 一种大腔体、多功能化学气相沉积设备及使用方法 | |
| CN114351123A (zh) | 一种大腔体、多功能化学气相沉积设备及使用方法 | |
| CN111235552A (zh) | 一种预热型管式pecvd设备及其控制方法 | |
| CN213447300U (zh) | 异质结太阳能电池镀膜设备及镀膜系统 | |
| CN1748285B (zh) | 用于均匀加热基片的腔室 | |
| CN219689835U (zh) | 一种真空磁控溅射双面镀膜系统 | |
| CN114411120A (zh) | 一种多腔体化学气相沉积设备 | |
| CN112391608A (zh) | Cvd处理系统及处理方法 | |
| CN212770954U (zh) | 一种预热型管式pecvd设备 | |
| KR20140140462A (ko) | 원자층 증착 장치 | |
| KR101550590B1 (ko) | 반도체 장치의 제조 방법, 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 | |
| CN212293743U (zh) | 一种连续沉积金刚石薄膜设备 | |
| CN201901700U (zh) | 一种实现自动化基片传输的mocvd处理系统 | |
| CN201908131U (zh) | 一种用于mocvd处理系统的预装片子系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |