CN203128656U - 采用光加热的cvd设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及半导体生产设备的设计领域，尤其涉及采用光加热的CVD设备。本实用新型提供的采用光加热的CVD设备通过采用在所述壳体与所述传输带之间设置所述滚筒组，利用所述滚筒组与壳体和所述传输带的密封连接关系，达到所述壳体与所述传输带之间的动态密封设计；通过在所述壳体上开设有供工作气体进入的进气口和排气口，使镀膜前壳体内部形成高浓度的工作气体，使得镀膜过程中，避免放置于所述传输带上的待镀膜材料与空气发生化学反应；同时，本实用新型的CVD设备采用移动的光热混合装置，用移动的替代固定的光热混合装置，可以使得整个光热混合装置微型化。

Description

采用光加热的CVD设备

技术领域

本实用新型涉及半导体生产设备的设计领域，尤其涉及采用光加热的CVD设备。

背景技术

化学气相沉积（英文：Chemical Vapor Deposition，简称CVD）是一种用来产生纯度高、性能好的固态材料的化学技术。半导体产业使用此技术来成长薄膜。典型的CVD制程是将晶圆（基底）暴露在一种或多种不同的前驱物下，在基底表面发生化学反应或/及化学分解来产生欲沉积的薄膜。反应过程中通常也会伴随地产生不同的副产品，但大多会随着气流被带走，而不会留在反应腔中。

化学气相沉积技术已在半导体镀膜领域广泛运用，由于半导体镀膜的过程需要在隔离与外界空气接触的状态或接近真空的状态下进行。现有技术中，半导体集成制造系统的每一工艺流程均需在密闭的环境下进行，当完成一工艺流程后，需将半导体半成本取出，以进行下一步的工艺处理，但其对取出后的空间真空度要求较高，因此造成半导体集成制造设备制造困难，厂房的规模巨大。厂家投资建厂一方面需承担前期大量的资金投入，另一方面通常建设一半导体集成制造系统需要数年的时间，可见目前建设一半导体集成制造系统资金投入量大且时间久，且容易造成厂家资金周转的困难。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术之缺陷，旨在提供采用光加热的CVD设备以实现半导体生产设备中的CVD过程中的相关设备实现模块化和微型化设计，从而降低CVD过程中制造成本。

本实用新型是这样实现的，采用光加热的CVD设备，包括一壳体，所述壳体横向两侧分别设有供放置待镀材料的传输带通过的入口和出口，且所述传输带将所述壳体分隔成上腔与下腔，所述壳体之入口和出口处分别设有动态夹持所述传输带的滚筒组，各所述滚筒组包括贴设于传输带上侧的上滚筒和贴设于传输带下侧的下滚筒，所述壳体上还设有驱动所述滚筒组运转的第一伺服电机；所述壳体上开设有供工作气体进入的进气口及排气口；所述下腔内设有移动的光热混合装置，所述光热混合装置具有一朝向所述传输带并喷射工作气体的喷气嘴。

具体地，所述下腔内设有一转动的丝杆，所述光热混合装置设有与所述丝杆适配的螺纹孔，所述光热混合装置由所述螺纹孔安装于所述丝杆上。

具体地，所述光热混合装置包括具有混合腔的混合仓、包覆所述混合仓的支撑框架及聚焦于所述支撑框架上的光热装置。

具体地，所述光热装置包括设于所述支撑框架下端的光腔、设于所述光腔内并聚焦于所述支撑框架下端的聚焦镜头及柔性的导光管，所述导光管的一端插设于所述光腔内并朝向所述聚焦镜头，另一端与光源设备连接。

具体地，所述混合仓包括位于底端的进气部、与进气部连接且位于顶端并形成所述混合腔的混合部，所述进气部容纳于所述支撑框架内，所述进气部内设有若干与所述混合部气路连通的进气腔道，所述喷气嘴设于所述混合部。

具体地，所述喷气嘴呈长条形狭缝，所述混合部包括由所述喷气嘴向两侧分别延伸出的两斜向面及将所述斜向面与所述进气部连接的水平面，所述混合部的横向截面呈等腰三角形；所述进气腔道为两条，所述进气部设有由其底部向所述混合部延伸的分隔壁，两所述进气腔道由所述分隔壁及所述进气部侧壁围合而成。

具体地，所述混合腔靠近所述进气部具有突出于所述进气部的突出部分。

具体地，所述光热混合装置还包括设于所述壳体侧壁并驱动所述丝杆转动的第二伺服电机。

具体地，各所述上滚筒和下滚筒的表面设有弹性层，各所述上滚筒和下滚筒的两端部表面相互弹性按压，各所述上滚筒和下滚筒之间具有供所述传输带通过的间隙，且各所述上滚筒和下滚筒与所述传输带之间相互弹性按压。

具体地，上述CVD设备还包括控制系统，还包括膜厚监控系统、测温装置、监控所述上腔和下腔内压力的压力测控系统、监控所述上腔和下腔内部环境的视频监控装置。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的采用光加热的CVD设备通过采用在所述壳体与所述传输带之间设置所述滚筒组，利用所述滚筒组与壳体和所述传输带的密封连接关系，达到所述壳体与所述传输带之间的动态密封设计；通过在所述壳体上开设有供工作气体进入的进气口和排气口，在进CVD镀膜时，先使工作气体通过所述进气口进入所述壳体内部，同时使所述壳体内的气体由所述排气口排出，如此可在所述壳体内形成高浓度的工作气体，使得镀膜过程中，避免放置于所述传输带上的待镀膜材料与空气发生化学反应；同时，本实用新型的CVD设备采用移动的光热混合装置，用移动的替代固定的光热混合装置，可以使得整个光热混合装置微型化。

附图说明

图1是本实用新型一优选实施例的外部结构示意图；

图2是图1去除壳体一侧壁后的结构示意图；

图3是图1去除壳体后的结构示意图；

图4是滚筒组与传输带相互位置关系的结构示意图；

图5是混合仓的结构示意图；

图6是图5横截面的剖视图；

图7是光热装置剖面结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参照附图1~7，采用光加热的CVD设备，包括一壳体1，所述壳体1横向两侧分别设有供放置待镀材料的传输带2通过的入口11和出口12，且所述传输带2将所述壳体1分隔成上腔13与下腔14，所述壳体1之入口11和出口12处分别设有动态夹持所述传输带2的滚筒组3，各所述滚筒组3包括贴设于传输带2上侧的上滚筒31和贴设于传输带2下侧的下滚筒32，所述壳体1上还设有驱动所述滚筒组3运转的第一伺服电机4。通过采用在所述壳体1与所述传输带2之间设置所述滚筒组3，利用所述滚筒组3与所述壳体1和所述传输带2的密封连接关系，达到所述壳体1与所述传输带2之间的动态密封设计。如此，可便于本实用新型的CVD设备与半导体集成制造系统的其余工艺模块可通过所述传输带2实现良好的密封衔接。另外，所述上腔13内还设有对放置于所述传输带2上的待镀材料进行预加热处理的预热板8。具体地，所述预热板8设置于所述传输带2的上侧，对由所述传输带2上的待镀材料有较小的间隙。所述预热板8的设置目的在于防止对待镀材料进行镀膜处理之前，因待镀材料的温度没有达到相应的镀膜要求温度，造成镀膜效果不佳。其中，所述预热板8采用红外线加热或电阻加热的方式。

所述壳体1上开设有供工作气体进入的进气口15和排出的排气口16。如此，本实用新型的CVD设备在镀膜之前，可通过所述进气口15将工作气体充满所述壳体1内部，同时使所述壳体1内部原有的气体通过所述排气口16排出，最终使得所述壳体1内形成高浓度的工作气体，使得镀膜过程中，避免放置于所述传输带2上的待镀膜材料与空气发生化学反应。进一步地，所述进气口15与排气口16分别配备有进气口阀门与排气阀门，通过控制所述进气阀门与排气阀门的开闭状态，进而控制工作气体的进气量与排气量。

所述下腔14内设有移动的光热混合装置5，所述光热混合装置5具有一朝向所述传输带2并喷射工作气体的喷气嘴51。在现有技术中，光热混合装置通常是采用固定式的设置方式，如此为使喷气范围较大，设计出来的喷气嘴51的开口也较大，这样造成光热混合装置的体积也较大，其制造成本因之变高。本实用新型采用移动式的光热混合装置5，其中，所述光热混合装置5的移动方式可以是直线往复式的移动，亦可采用XY平面式的往复式移动，在此对其移动方式不作具体限定。如此，通过采用移动的光热混合装置5，用移动的替代固定的光热混合装置，可以使得整个光热混合装置微型化。

在本实施例中，所述下腔14内设有一转动的丝杆52，所述光热混合装置5设有与所述丝杆52适配的螺纹孔53，所述光热混合装置5由所述螺纹孔53安装于所述丝杆52上。其中，所述丝杆52与水平面平行，如此，可通过转动所述丝杆52来改变所述光热混合装置5在水平方向上位置。

在本实施例中，所述光热混合装置5包括具有混合腔543的混合仓54、包覆所述混合仓54的支撑框架55及聚焦于所述支撑框架55上的光热装置56。其中，所述支撑框架55采用导热性能较佳的金属材料制作而成。如此，本实用新型提供的CVD设备处于工作状态时，所述光热装置56为所述支撑框架55提供热量，热量经所述支撑框架55的快速传导，使容纳于所述支撑框架55内的混合仓54均匀受热，这样流经所述混合仓54内的工作气体能够获得更均匀的受热，最终在所述传输带2上的待镀材料上形成的镀膜厚度更为均匀和光滑，同时还可以充分的使工作气体完成反应并于待镀材料上形成镀膜，节省工作气体的用量。

在本实施例中，所述光热装置56包括设于所述支撑框架55下端的光腔561、设于所述光腔561内并聚焦于所述支撑框架55下端的聚焦镜头562及柔性的导光管563，所述导光管563的一端插设于所述光腔561内并朝向所述聚焦镜头562，另一端与光源设备连接。如此，可实现将光源设备的能量由所述导光管563传输至所述支撑框架55上，对流经所述混合仓54的工作气体进行加热。由于本实用新型采用柔性的导光管563，可使导光管563随同所述光热混合装置5一同移动，使得所述光源设备的设置位置更为灵活。具体地，所述光源设备设于所述壳体1的外部，所述导光管563连接光源设备的一端穿过所述壳体1与所述光源设备连接。如此，可方便本实用新型的CVD设备与光源设备的相互分离，也便于所述CVD设备的维护。

在本实施例中，所述混合仓54包括位于底端的进气部541、与进气部541连接且位于顶端并形成所述混合腔543的混合部542，所述进气部541容纳于所述支撑框架55内，所述进气部541内设有若干与所述混合部542气路连通的进气腔道5411，所述喷气口51设于所述混合部542。如此，工作气体经由所述进气部541进入所述混合仓54内，工作气体在流经所述进气部541的过程中，经由设置于所述支撑杠架55的加热和激发，再进入所述混合部542，可在所述混合部542内充分的混合，以提高最终镀膜的质量和减少气体原料的使用。

另外，所述光热混合装置5还包括与所述进气腔道5411连接的进气管道57，所述进气管道57穿过所述壳体1的一纵向侧壁与位于壳体1外部的供气设备连接，所述进气管道57采用柔性管材制作而成，当所述进气腔道5411有多条时，所述进气管道57可相应地设置与进气腔道5411相适应的进气支管571，各进气支管571汇聚于一进气主管572内。另外，基于某些工作气体在混合之前不宜发声化学反应，所述进气管道57内设置有与进气支管571数量相同的进气小管573，各所述进气小管573分别穿过所述进气主管572和一进气支管571向一所述进气腔道5411提供工作气体。

在本实施例中，所述喷气口51呈长条形狭缝，所述混合部542包括由所述喷气口51向两侧分别延伸出的两斜向面5421及将所述斜向面5421与所述进气部541连接的水平面5422，所述混合部542的横向截面呈等腰三角形；所述进气腔道5411为两条，所述进气部541设有由其底部向所述混合部542延伸的分隔壁5412，两所述进气腔道5411由所述分隔壁5412及所述进气部541侧壁围合而成。如此，所述进气部541的两所述进气腔道5411分别对应所述混合部542的两所述斜向面5421，工作气体经由所述进气部541加热与激发后进入所述混合腔543；在所述斜向面5421的导向作用下，能够获得更佳的混合效果，且经所述斜向面5421导向后，喷出的工作气体更为均匀。

在本实施例中，所述混合腔543靠近所述进气部541具有突出于所述进气部541的突出部分5431。如此，当工作气体经由所述进气腔道5411进入所述混合部542时，先经由所述所述突出部分5431的缓和过度，可使混合效果更佳。

在本实施例中，与驱动所述滚筒组3类似的，所述光热混合装置5还包括设于所述壳体1侧壁并驱动所述丝杆52转动的第二伺服电机6。其中，所述第一伺服电机4与第二伺服电机6分别设置于所述壳体1相对的两向侧。如此有利于整个CVD设备受力的平衡。

在本实施例中，各所述上滚筒31和下滚筒32的表面设有弹性层（图中未画出），各所述上滚筒31和下滚筒32的两端部表面相互弹性按压，各所述上滚筒31和下滚筒32之间具有供所述传输带2通过的间隙，且各所述上滚筒31和下滚筒32与所述传输带2之间相互弹性按压。其中，所述弹性层采用硅橡胶制作而成。上述技术方案给了所述滚筒组3的具体密封方式，通过将所述上滚筒31、下滚筒32及传输带2相互接触部分设置成弹性接触，如此，当所述传输带2随同所述滚筒组3运转过程中，可时刻保持良好的密封效果，实现动态密封。另外，由于所述滚筒组3与所述传输带2之间采用过盈配合的方式，因此，相互之间必然会因摩擦产生大量的热量，为使所产生的热量的热量能够及时散发，所述壳体1内还设有对所述滚筒组3进行降温的水冷系统7。

在本实施例中，为实现上述CVD设备的自动化控制，上述CVD设备还包括控制系统，所述控制系统包括采用红外反射原理制作而成的膜厚监控系统、采用红外测温法制作而成的测温装置、监控所述上腔和下腔内压力的压力测控系统、监控所述上腔和下腔内部环境的视频监控装置。

在本实施例中，上述CVD设备包括控制系统，所述控制系统包括采用红外反射原理制作而成的膜厚监控系统、采用红外测温法制作而成的测温装置、监控所述上腔和下腔内压力的压力测控系统、监控所述上腔和下腔内部环境的视频监控装置。鉴于所述膜厚监控系统、测温装置、压力测控系统及视频监控装置均分别为现有技术，在此不作细述。此外，还可使所述控制系统与所述进气阀门、排气阀门、第一伺服电机4和第二伺服电机6连接，通过实时测量镀膜过程中膜的厚度、温度及上腔和下腔内的压力等数据设定所述进气阀门、排气阀门、第一伺服电机4和第二伺服电机6相应的工作状态，从而达到更为理想的控制效果。

以下进一步介绍本实施例提供的CVD设备的工作过程，上述CVD设备的工作过程包括预热准备阶段和正常工作阶段，分别详述如下。

预热准备阶段：控制系统打开所述排气阀门，同时开启所述进气阀门，并向所述壳体1输入保护气体和排出壳体1内的空气；根据镀膜工艺要求，特别是气压和温度要求，所述控制系统依据所述测温装置和压力测控系统的测定值，进而使所述控制系统控制所述进气口15的进气量和所述排气口16的排气量及对所述预热板8进行加热的加热设备的加热状态；同时，启动所述光热装置56对所述混合仓54进行预热处理。当所述预热板8达到预定的工作温度、壳体1内的气压达到预定的要求及所述混合仓54达到预定的温度要求后，进入正常工作阶段。

正常工作阶段：所述控制系统使对所述预热板8进行加热的加热设备调整为正常的保温状态，对所述光热装置56的加热状态调整为正常的保温状态；同时启动所述第一伺服电机4，使放置于所述传输带2上的待镀膜材料可随同所述传输带2按照预定的速度进入所述上腔13内，并在所述上腔13内移动；同时，启动工作气体相关的进行阀门使工作气体流经所述混合仓54，并由所述混合仓54的喷气嘴51喷向所述待镀材料，以形成镀膜。

以上所述仅为本实用新型较佳的实施例而已，其结构并不限于上述列举的形状，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.采用光加热的CVD设备，包括一壳体，其特征在于：所述壳体横向两侧分别设有供放置待镀材料的传输带通过的入口和出口，且所述传输带将所述壳体分隔成上腔与下腔，所述壳体之入口和出口处分别设有动态夹持所述传输带的滚筒组，各所述滚筒组包括贴设于传输带上侧的上滚筒和贴设于传输带下侧的下滚筒，所述壳体上还设有驱动所述滚筒组运转的第一伺服电机；所述壳体上开设有供工作气体进入的进气口及排气口；所述下腔内设有移动的光热混合装置，所述光热混合装置具有一朝向所述传输带并喷射工作气体的喷气嘴。

2.根据权利要求1所述的采用光加热的CVD设备，其特征在于：所述下腔内设有一转动的丝杆，所述光热混合装置设有与所述丝杆适配的螺纹孔，所述光热混合装置由所述螺纹孔安装于所述丝杆上。

3.根据权利要求1所述的采用光加热的CVD设备，其特征在于：所述光热混合装置包括具有混合腔的混合仓、包覆所述混合仓的支撑框架及聚焦于所述支撑框架上的光热装置。

4.根据权利要求3所述的采用光加热的CVD设备，其特征在于：所述光热装置包括设于所述支撑框架下端的光腔、设于所述光腔内并聚焦于所述支撑框架下端的聚焦镜头及柔性的导光管，所述导光管的一端插设于所述光腔内并朝向所述聚焦镜头，另一端与光源设备连接。

5.根据权利要求3所述的采用光加热的CVD设备，其特征在于：所述混合仓包括位于底端的进气部、与进气部连接且位于顶端并形成所述混合腔的混合部，所述进气部容纳于所述支撑框架内，所述进气部内设有若干与所述混合部气路连通的进气腔道，所述喷气嘴设于所述混合部。

6.根据权利要求5所述的采用光加热的CVD设备，其特征在于：所述喷气嘴呈长条形狭缝，所述混合部包括由所述喷气嘴向两侧分别延伸出的两斜向面及将所述斜向面与所述进气部连接的水平面，所述混合部的横向截面呈等腰三角形；所述进气腔道为两条，所述进气部设有由其底部向所述混合部延伸的分隔壁，两所述进气腔道由所述分隔壁及所述进气部侧壁围合而成。

7.根据权利要求6所述的采用光加热的CVD设备，其特征在于：所述混合腔靠近所述进气部具有突出于所述进气部的突出部分。

8.根据权利要求2所述的采用光加热的CVD设备，其特征在于：所述光热混合装置还包括设于所述壳体侧壁并驱动所述丝杆转动的第二伺服电机。

9.根据权利要求1所述的采用光加热的CVD设备，其特征在于：各所述上滚筒和下滚筒的表面设有弹性层，各所述上滚筒和下滚筒的两端部表面相互弹性按压，各所述上滚筒和下滚筒之间具有供所述传输带通过的间隙，且各所述上滚筒和下滚筒与所述传输带之间相互弹性按压。

10.根据权利要求1~9任一项所述的采用光加热的CVD设备，其特征在于：包括控制系统，所述控制系统包括膜厚监控系统、测温装置、监控所述上腔和下腔内压力的压力测控系统、监控所述上腔和下腔内部环境的视频监控装置。

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