CN203284452U - 一种带有传片腔的单反应腔薄膜沉积设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及半导体薄膜沉积设备，具体地说是一种带有传片腔的单反应腔薄膜沉积设备，包括分别安装在机架上的反应模块及传片模块，反应模块包括反应腔室组件、加热盘及喷淋头，喷淋头安装在反应腔室组件的上方，加热盘可上下移动地安装在反应腔室组件内；传片模块包括传片腔室组件及晶圆载台传送组件，在传片腔室组件及反应腔室组件的接触处分别开有传片口，晶圆载台传送组件可水平移动地安装在传片腔室组件内；反应腔室组件及传片腔室组件分别与提供真空环境的真空泵相连通。本实用新型由反应模块和传片模块组成，去掉了设备前端模块，降低了设备成本，操作及维护简单，且适用于有毒有害气体工艺。

Description

一种带有传片腔的单反应腔薄膜沉积设备

技术领域

本实用新型涉及半导体薄膜沉积设备，具体地说是一种带有传片腔的单反应腔薄膜沉积设备。

背景技术

薄膜沉积技术的原理是将晶圆置于真空环境中，通入适量的反应气体，利用气体的物理变化和化学反应，在晶圆表面形成固态薄膜。

目前，薄膜沉积设备分为两类，一类设备适用于大批量生产，此类设备主要由设备前端模块（EFEM：equipment front-end module）、传片模块、反应模块等主要部分组成，成本高，结构复杂；另一类设备适用于科学研究和小批量生产，此类设备只有反应模块，结构简单，造价低廉，但单反应腔室结构不适用于有毒气体工艺。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种带有传片腔的单反应腔薄膜沉积设备。该薄膜沉积设备由反应模块和传片模块组成，去掉了设备前端模块，降低了设备成本，操作及维护简单，且适用于有毒有害气体工艺。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

本实用新型包括分别安装在机架上的反应模块及传片模块，所述反应模块包括反应腔室组件、加热盘及喷淋头，其中反应腔室组件为内部中空结构，所述喷淋头安装在反应腔室组件的上方，所述加热盘位于反应腔室组件内部、可上下移动，工艺气体经喷淋头导入到喷淋头与加热盘之间的反应区域，所述喷淋头与安装在机架上的射频电源相连；所述传片模块包括传片腔室组件及晶圆载台传送组件，其中传片腔室组件为内部中空结构，并与所述反应腔室组件密封接触，在传片腔室组件及反应腔室组件的接触处分别开有传片口，其中传片腔室组件的传片口设有传片门，所述晶圆载台传送组件位于传片腔室组件内部、可水平移动，经过所述传片口传送晶圆载台；所述反应腔室组件及传片腔室组件分别与提供真空环境的真空泵相连通，该反应腔室组件及传片腔室组件分别连接有回填管路。

其中：所述反应腔室组件包括反应腔及反应腔盖板，其中反应腔的底板开有供所述加热盘上下移动的通孔，该通孔通过反应腔抽气管路与所述真空泵相连通；所述反应腔盖板与反应腔的顶部相铰接，且在关闭时与反应腔密封；所述反应腔的内壁为圆柱形，传片口沿径向开设在反应腔的内壁上；

所述喷淋头上开有供工艺气体导入的进气口，在喷淋头内设有喷淋板，该喷淋板上均布有多个喷淋孔；所述反应区域位于喷淋板与加热盘的上表面之间；

所述传片腔室组件包括传片腔及传片腔盖板，其中传片腔的底板开有通孔，该通孔通过传片腔抽气管路与所述真空泵相连通；所述传片腔盖板与传片腔的顶部相铰接，且在关闭时与传片腔密封；所述传片腔为长方体，传片口开设在传片腔的内壁上，所述传片门通过设置在传片腔外部的气缸控制开关；

所述晶圆载台传送组件包括导轨、滑块、传片手臂及晶圆载台，其中导轨安装在传片腔室组件的底板上，传片手臂通过滑块与导轨相连，并沿所述导轨的长度方向往复移动，所述晶圆载台放置在传片手臂上；所述传片手臂的一端下表面连接有滑块，另一端开有半圆形缺口，该半圆形缺口上放入晶圆载台。

本实用新型的优点与积极效果为：

1.本实用新型具有传片模块，可以降低工艺气体泄漏的概率，更适用于有毒有害、易燃易爆气体工艺。

2.本实用新型与大型半导体沉积设备相比，结构简单，成本低廉，便于操作和维护，适合小型工厂和科研机构使用。

3.本实用新型的反应模块始终保持真空状态，传片模块在真空和大气状态切换，减小了工艺气体泄漏的概率，并提高了生产效率。

附图说明

图1本实用新型的外形图；

图2为本实用新型的内部结构剖面图；

图3为本实用新型晶圆载台传送组件的结构示意图；

其中：1为反应模块，11为反应腔室组件，111为反应腔室，112为反应腔传片口，113为腔室盖板，114为反应腔铰链，12为加热盘，13为喷淋头，14为反应腔抽气管路，2为传片模块，21为传片腔室组件，211为传片腔室，212为传片腔传片口，213为传片门，214为腔室盖板，215为传片腔铰链，22为晶圆载台传送组件，221为电动滑台导轨、222为电动滑台滑块，223为传片手臂，224为晶圆载台，23为回填管路，24为传片腔抽气管路，3为触摸屏，4为反应区域，5为射频电源，6为晶圆，7为机架。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详述。

如图1及图2所示，本实用新型包括分别安装在机架7上的反应模块1、传片模块2及控制系统（本实用新型的控制系统为现有技术），其中反应模块1包括反应腔室组件11、加热盘12及喷淋头13，反应腔室组件11包括反应腔111及反应腔盖板113；传片模块2包括传片腔室组件21及晶圆载台传送组件22，传片腔室组件21包括传片腔211及传片腔盖板214，晶圆载台传送组件22包括导轨221、滑块222、传片手壁223及晶圆载台224。

反应腔111为内部中空结构，反应腔111的内壁整体为圆柱形，在圆柱形内壁的一侧沿径向开有传片口112；反应腔盖板113通过反应腔铰链114与反应腔111铰接，可以手动开启90°，反应腔111和反应腔盖板113之间可使用胶圈实现密封。加热盘12位于反应腔111内部、可上下移动，反应腔111的底板开有供加热盘12上下移动的通孔，该通孔通过反应腔抽气管路14与真空泵相连通，真空泵用于抽气，给反应腔室组件11提供真空环境。加热盘12可以通过机架7内的控制系统控制加热盘12下安装的电动滑台，实现加热盘12的自由升降运动。喷淋头13安装在反应腔盖板113上，位于加热盘12的正上方，喷淋头13与安装在机架7上的射频电源5相连；喷淋头13上开有供工艺气体导入的进气口，在喷淋头13内设有喷淋板，该喷淋板上均布有多个喷淋孔，工艺气体通过气体管路进入喷淋头13，再均匀地导入加热盘12上表面和喷淋头13下表面之间的反应区域4，同时由射频电源5产生的射频电路经过处理后，接入喷淋头13，将工艺气体激发成等离子体，用于沉积反应。

传片腔211为内部中空的长方体，传片口212开设在传片腔211的内壁上，反应腔111与传片腔211通过各自的传片口彼此相通；在传片腔211的传片口212处设有传片门213，传片时，可以通过传片腔211外的气缸控制传片门213开启90°。传片腔盖板214通过传片腔铰链215与传片腔211铰接，可以手动开启90°，传片腔211和传片腔盖板214之间可使用胶圈实现密封。晶圆载台传送组件22包括一个电动滑台（含一个导轨221和一个滑块222）、一个传片手臂223、一个晶圆载台224，电动滑台的导轨221安装在传片腔211内的底面上，电动滑台的滑块222可以在导轨221上前后滑动，传片手臂223整体为长方形薄板，一端的下表面与电动滑台的滑块222连接、并通过滑块222与导轨221相连，沿导轨221的长度方向往复移动，传片手臂223的另一端有半圆形的缺口，该半圆形的缺口上可以放入晶圆载台224。回填管路23可以向反应腔111和传片腔211内填充氮气。传片腔抽气管路24一端与传片腔211内连通，另一端连接真空泵，用于抽气，给传片腔室组件21提供真空环境。

本实用新型的控制系统放置在机架7内，控制命令由安装在机架7上的触摸屏3输入。

本实用新型的工作原理为：

正常工作时，反应腔111内是真空状态，加热盘12位于低位，传片腔211内通过回填管路23充入氮气到大气压状态，操作者手动打开传片腔盖板214，放入待沉积的晶圆6，手动关闭传片腔板盖214，通过触摸屏3启动沉积程序，传片腔211内通过传片腔抽气管路24抽至真空状态，开启传片门213，电动滑台的滑块222从传片腔211向反应腔111方向移动，带动传片手臂223将晶圆载台224从传片腔211内送到反应腔111内与加热盘12同心的位置；运动停止后，反应腔111内的加热盘12从低位升至高位（工艺位置，可通过控制系统进行调整），将晶圆载台224顶起，与传片手臂223脱开；运动停止后，电动滑台的滑块222从反应腔111向传片腔211方向移动，带动传片手臂223从反应腔111内退回至传片腔211内，关闭传片门213，开始沉积工艺；

工艺气体从喷淋头13通入反应腔111，均匀分布在晶圆载台224上方的反应区域4；射频电源5启动，射频电路通过喷淋头13导入反应腔111内，将工艺气体激发成等离子体状态；晶圆6在加热盘12的作用下，加热到高温状态，反应区域4内发生化学反应，在晶圆6表面镀上薄膜，完成沉积工艺；

沉积结束后，开启传片门213，电动滑台的滑块222从传片腔211向反应腔111方向移动，带动传片手臂223从传片腔211内进入反应腔111内；当传片手臂223前端的半圆形缺口与加热盘12同心时，运动停止，反应腔111内的加热盘12从高位（工艺位置）降至低位，晶圆载台224落入传片手臂223前端的半圆形缺口，与加热盘12脱开；运动停止后，电动滑台的滑块222从反应腔111向传片腔211方向移动，带动传片手臂223将晶圆载台224从反应腔111内送回传片腔211内，关闭传片门213，传片腔211内通过回填管路23充入氮气至大气压状态，单次沉积程序结束，操作者手动开启传片腔盖板214，取出沉积好的晶圆6，放入待沉积的晶圆，手动关闭传片腔盖板214，通过触摸屏3启动下一次沉积程序。

Claims (8)

1.一种带有传片腔的单反应腔薄膜沉积设备，包括分别安装在机架上的反应模块及传片模块，其特征在于：所述反应模块（1）包括反应腔室组件（11）、加热盘（12）及喷淋头（13），其中反应腔室组件（11）为内部中空结构，所述喷淋头（13）安装在反应腔室组件（11）的上方，所述加热盘（12）位于反应腔室组件（11）内部、可上下移动，工艺气体经喷淋头（13）导入到喷淋头（13）与加热盘（12）之间的反应区域（4），所述喷淋头（13）与安装在机架（7）上的射频电源（5）相连；所述传片模块（2）包括传片腔室组件（21）及晶圆载台传送组件（22），其中传片腔室组件（21）为内部中空结构，并与所述反应腔室组件（11）密封接触，在传片腔室组件（21）及反应腔室组件（11）的接触处分别开有传片口，其中传片腔室组件（21）的传片口设有传片门（213），所述晶圆载台传送组件（22）位于传片腔室组件（21）内部、可水平移动，经过所述传片口传送晶圆载台；所述反应腔室组件（11）及传片腔室组件（21）分别与提供真空环境的真空泵相连通，该反应腔室组件（11）及传片腔室组件（21）分别连接有回填管路（23）。

2.按权利要求1所述带有传片腔的单反应腔薄膜沉积设备，其特征在于：所述反应腔室组件（11）包括反应腔（111）及反应腔盖板（113），其中反应腔（111）的底板开有供所述加热盘（12）上下移动的通孔，该通孔通过反应腔抽气管路（14）与所述真空泵相连通；所述反应腔盖板（113）与反应腔（111）的顶部相铰接，且在关闭时与反应腔（111）密封。

3.按权利要求2所述带有传片腔的单反应腔薄膜沉积设备，其特征在于：所述反应腔（111）的内壁为圆柱形，传片口沿径向开设在反应腔（111）的内壁上。

4.按权利要求1所述带有传片腔的单反应腔薄膜沉积设备，其特征在于：所述喷淋头（13）上开有供工艺气体导入的进气口，在喷淋头（13）内设有喷淋板，该喷淋板上均布有多个喷淋孔；所述反应区域（4）位于喷淋板与加热盘（12）的上表面之间。

5.按权利要求1所述带有传片腔的单反应腔薄膜沉积设备，其特征在于：所述传片腔室组件（21）包括传片腔（211）及传片腔盖板（214），其中传片腔（211）的底板开有通孔，该通孔通过传片腔抽气管路（24）与所述真空泵相连通；所述传片腔盖板（214）与传片腔（211）的顶部相铰接，且在关闭时与传片腔（211）密封。

6.按权利要求5所述带有传片腔的单反应腔薄膜沉积设备，其特征在于：所述传片腔（211）为长方体，传片口开设在传片腔（211）的内壁上，所述传片门（213）通过设置在传片腔（211）外部的气缸控制开关。

7.按权利要求1所述带有传片腔的单反应腔薄膜沉积设备，其特征在于：所述晶圆载台传送组件（22）包括导轨（221）、滑块（222）、传片手臂（223）及晶圆载台（224），其中导轨（221）安装在传片腔室组件（21）的底板上，传片手臂（223）通过滑块（222）与导轨（221）相连，并沿所述导轨（221）的长度方向往复移动，所述晶圆载台（224）放置在传片手臂（223）上。

8.按权利要求7所述带有传片腔的单反应腔薄膜沉积设备，其特征在于：所述传片手臂（223）的一端下表面连接有滑块（222），另一端开有半圆形缺口，该半圆形缺口上放入晶圆载台（224）。

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