CN201501927U

CN201501927U - 垂直化学汽相淀积装置

Info

Publication number: CN201501927U
Application number: CN2009203078661U
Authority: CN
Inventors: 陈聪茂
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-08-12
Filing date: 2009-08-12
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2019-08-12

Abstract

本实用新型涉及一种化学汽相淀积设备，具体涉及一种垂直化学汽相淀积装置，该装置包括一反应腔和与所述反应腔连通的真空泵浦，所述反应腔内设有承载基座和至少一个气体喷嘴，所述承载基座一侧用于固定连接衬底，另一侧设置有加热元件，其特征在于：所述衬底垂直固定于所述承载基座上，所述的气体喷嘴导出的气体为水平喷射，本实用新型的优点是：生产良品率高、生产效率高；系统结构变成简单化；避免生产过程中的相互污染；生产过程中不须使用氟化气体，避免污染环境以及生产设备及其它附属设备的腐坏，延长了设备使用寿命。

Description

垂直化学汽相淀积装置

技术领域

本实用新型涉及一种化学汽相淀积设备，具体涉及一种垂直化学汽相淀积装置。

背景技术

如图1所示，通常在化学汽相淀积系统Chenmical Vapor Deposition System)中，衬底(基板Substrate或芯片Wafer)都是水平放置在承载基座上，通过加热器加热衬底至一特定温度后，贰种或多种配料气体经混合后由喷嘴在衬底上空朝下喷流、下沉至高温度之衬底淀积形成欲成长的化学分子，之后，层层排列形成晶体状之物质。

上述的工作过程中，大部份的淀积作用会在加热的衬底上淀积形成所需的晶体物质，但是还有极少部份会在未足温度的腔室顶端结积，并且在腔室顶端结积的部分因缺乏足够的成长条件(如温度不足等)而成为成长不良的分子颗粒。如果该部分物质掉落在衬底或已形成的晶面上，会影响之后的晶体堆积，进而导致严重破坏制程良品率。所以一般在每一次制程后，必须进行反应腔室清洁行程以清除积结在衬底以外位置上的颗粒(通常是以氟化气体电离的氟离子与颗粒作用)。所以，在CVD制程中因为每一轮晶体成长的制程中，必须包含腔室清洁这个步骤，导致不能制程连续，影响生产效率。

同时，在CVD制程过程中为垒积成长到足够的厚度，衬底及承载基座必须不停的作原地旋转，重复接受淀积以成长至所需厚度，故而更不可能连续制程。

发明内容

本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种垂直化学汽相淀积装置，该垂直化学汽相淀积装置通过垂直设置衬底和承载基座，可避免成长不良的分子颗粒掉落在衬底，破坏结晶层面，故可不需要反应腔清洁行程，且避免成长不良的分子颗粒破坏结晶层面，提高制程质量，而可以连续制程，增大产量。

本实用新型目的实现由以下技术方案完成：

一种垂直化学汽相淀积装置，包括一反应腔和与所述反应腔连通的真空泵浦，所述反应腔内设有承载基座和至少一个气体喷嘴，所述承载基座一侧用于固定连接衬底，另一侧设置有加热元件，其特征在于：所述衬底垂直固定于所述承载基座上，所述的气体喷嘴导出的气体为水平喷射。

所述承载基座为两个平行的滚轴。

所述承载基座为一传送带。

所述的加热元件设置于所述反应腔的前段区域。

所述加热元件为红外线加热装置。

所述反应腔后段区域设置有氮气冷却装置。

所述气体喷嘴均匀连续分布于所述传送带的中段。

本实用新型的优点是：生产良品率高、生产效率高；系统结构变成简单化；避免生产过程中的相互污染；生产过程中不须使用氟化气体，避免污染环境以及生产设备及其它附属设备的腐坏，延长了设备使用寿命。

附图说明

图1为现有技术结构示意图；

图2为本实用新型实施例结构示意图I；

图3为本实用新型实施例结构示意图II。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本实用新型特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-3所示，标号1-7分别表示：反应腔1、气体喷嘴2、衬底3、承载基座4、红外线加热装置5、真空泵浦6、气体混合器7。

实施例一：本实施例中承载基座4为两个平行设置的滚轴。

如图2所示，本实施例装置包括反应腔1，其内部进行化学汽相淀积的作业，反应腔1为本装置的基础部件，其余工作组件均设置于反应腔1的内部或与其相连。工作时通过与反应腔1连通的真空泵浦6将反应腔1抽空为一真空腔体。反应腔1内固定有承载基座4，本实施例中承载基座4为两个平行的滚轴，其分别垂直设于反应腔1内的两端部。衬底3为一可绕性材料制成的带状物，其环绕于两滚轴外缘并可在滚轴的驱动下传动。衬底3的一外侧设置有气体喷嘴2，并通过气体混合器7来输出制程特气以进行化学汽相淀积作业。为描述方便起见，本专利文件中统一将反应腔1中衬底3滚动进入气体喷嘴2位置的一侧称为反应腔1的前段区域，气体喷嘴2位于反应腔1的中段区域。在两滚轴之间、衬底3的内侧设置有红外线加热装置5，该红外线加热装置5设置于反应腔1的前段和中段以起到反应前预热以及反应中加热的作用。当衬底3离开气体喷嘴2之后，意谓着化学汽相淀积行程已完成，衬底3背后已无红外线加热装置5，而代以从衬底3正面及背面的氮气吹拂(该装置图中未示)，以为衬底3进行降温。

实施例二：本实施例中承载基座4为一垂直设置并水平传动的传送带。

如图3所示，本实施例中承载基座4为一垂直设置并水平传动的传送带，其两端的传送装置设置于反应腔1的两端部，传送带上采用卡夹或其他紧固装置将硬质的衬底3垂直固定。气体喷嘴2设置于反应腔1的中段、传送带固定衬底3的一侧；红外线加热装置5设置于于反应？的前、中段，并对应气体喷嘴2位于传送带的另一侧。

如上所述，本实施例中除承载基座4与固定衬底3的方式不同外，其它工作原理和结构与实施例1相同，在此不再赘述。

结合上述实施例的结构，以下详细描述本装置的工作原理和优点。

1、将传统的水平安置衬底3的方式改成衬底3垂直安置，也就是衬底3以垂直的方式连续进入反应腔1。

2、由传统的衬底3下水平设施加热器并由下往上加热方式，改成衬底3后面垂直的红外线辐射照射方式加热，能更有效更避免衬底3的材料被污染。

3、淀积的方式亦由传统的制程特气垂直向下喷洒，改成制程特气以多个气体喷嘴2水平方向混合喷往垂直的衬底3淀积的方式，未完全反应的淀积材料将以垂直方式掉落反应腔1的底层，而少量在反应腔1顶部积结的颗粒掉落将不会落在衬底3上，以避免破坏制程良率。

4、以多层次的气体喷嘴2连续喷往已加热的衬底3进行淀积，代替传统的长时间衬底3原地旋转式的水平沉淀积，成长速度快，因为已经可以避免反应腔1顶部掉落的不良颗粒破坏衬底3表层材料的成长，故而不再需一次又一次进行反应腔1的清洁行程，可连续不间断的生产。

5、衬底3的传输进入反应腔2或传输出反应腔1，亦以连续式的或以卷带传输的方式进出。

本改良型垂直可连续式化学汽相淀积装置的优点如下：

一、较高质量之出产。由于化学汽相淀积(CVD)制程时，混合特气反应出的物质分子粒子因衬底3高温而黏附在机板并以晶体结构排列，未反应良好(成长条件不良)的分子粒子则因重力掉落反应腔1底部不会停留在衬底3上以妨害晶体层的形成，故而会出产出比较好质量的淀积物体。

二、生产速度较快。由于在制程中的各行程是连贯起来的。故而生产速度快。

1、位置在反应腔1前部份是为衬底3升温的行程。

2、而当衬底3行进至特气气体喷嘴2位置时，温度已升至可做淀积(CVD)的高温，正好开始作化学汽相淀积行程，

3、在继续加热的衬底3行经气体喷嘴2，是为继续在作化学汽相淀积，继续成长淀积层的厚度。

4、当离开气体喷嘴2之后，意谓着化学汽相淀积行程已完成，衬底3背后已无加热装置，而代以从衬底3正面及背面的氮气吹拂，是为衬底3降温行程。

5、在整个反应腔1里，同时有衬底3在作升温(Heating Process)行程，有衬底3在进行化学汽相淀积(CVD Process)行程，也同时有衬底3在进行降温(Cooling Process)行程(也

可加入其它如热处理等行程)，整个制程一连贯而且可继续生产，生产速度是传统化学汽相淀积系统的5倍以上。

三、使得系统结构变成简单化。由于整个制程在同一个真空反应腔1里进行，衬底3以卷带或卡夹方式传输或收集，省去昂贵的机械手臂，及控制软件，而在真空抽气方面也可集中简化。

四、避免相互污染。由于供应的特种制程气体为固定种类，不需使用反应腔1清洁行程所用的氟化气体，而是在一个期间整批制程完成后以物理的方式作反应腔1的清洁工作，不用担忧制程特气被污染，亦不用担忧化学汽相淀积生成物质被污染。

五、避免本化学汽相淀积(CVD)设备及其它附属设备快速腐坏。由于反应腔1清洁行程所注入的气体大多为氟化气体(CF₄、NF₃、C₂F₆等等)，利用氟化气电离后产生的原生态氟离子(F^-)去腐蚀反应腔内衍生的颗粒，大部分原生态氟离子很快就反应成氢氟酸(HF)，这是一种高腐蚀性酸气(液)，对化学汽相淀积设备(CVD)，及其它附属设备如真空泵浦、尾气处理机腐蚀速度快，尤期对人伤害更严重(HF俗称化骨水)，不使用反应腔1清洁用气体可增长设备使用年限。

六、避免环境污染。由于反应腔清洁行程所注入的气体大多为氟化气体，制程剩余氟化气体的排放对环境的妨害巨大，尤其氟化废气的排放破坏大气层之臭氧层就是国际间交相指责的罪魁祸首，使用本改良设备不排放清洁反应腔的氟化气，避免氟化气体对环境的污染。

Claims

1.一种垂直化学汽相淀积装置，包括一反应腔和与所述反应腔连通的真空泵浦，所述反应腔内设有承载基座和至少一个气体喷嘴，所述承载基座一侧用于固定连接衬底，另一侧设置有加热元件，其特征在于：所述衬底垂直固定于所述承载基座上，所述的气体喷嘴导出的气体为水平喷射。

2.根据权利要求1所述的一种垂直化学汽相淀积装置，其特征在于所述承载基座为两个平行的滚轴。

3.根据权利要求1所述的一种垂直化学汽相淀积装置，其特征在于所述承载基座为一传送带。

4.根据权利要求1所述的一种垂直化学汽相淀积装置，其特征在于所述的加热元件设置于所述反应腔的前段区域。

5.根据权利要求1或4所述的一种垂直化学汽相淀积装置，其特征在于所述加热元件为红外线加热装置。

6.根据权利要求1所述的一种垂直化学汽相淀积装置，其特征在于所述反应腔后段区域设置有氮气冷却装置。

7.根据权利要求1所述的一种垂直化学汽相淀积装置，其特征在于所述气体喷嘴均匀连续分布于所述传送带的中段。