CN219653123U - 石英反应腔内壁镀膜装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于半导体或光伏材料加工技术领域，公开了一种石英反应腔内壁镀膜的装置，可用于在石英反应腔的内壁形成热膨胀系数渐变缓冲层，其中石英反应腔具有进气口和出气口以将反应气体充入或抽离石英反应腔，石英反应腔内壁镀膜装置还包括电感线圈，电感线圈附着在石英反应腔外部；该装置还具有移动驱动部，移动驱动部连接电感线圈和/或石英反应腔，以能够使电感线圈和石英反应腔在石英反应腔的轴向方向上相对运动。在石英反应腔内激发真空环境下的反应气体放电产生高密度等离子体，通过沉积过程中调节通入不同成分或比例的反应气体，在等离子体增强的化学气相沉积下形成渐变缓冲层，通过渐变缓冲层使热膨胀系数缓慢过渡。
Description
技术领域
本实用新型涉及半导体或光伏材料加工技术领域，尤其涉及一种石英反应腔内壁镀膜装置。
背景技术
半导体和光伏材料通常都需要经过化学处理才能够应用到产品上，CVD(化学气相沉积)技术是其中的一种处理方式，常见的有PECVD、LPCVD、APCVD等，除了CVD之外还有扩散工艺，例如磷扩散、硼扩散等，都需要采用气体扩散的方式来对原材料进行工艺；即将片状材料送入炉中在一定温度和压力的条件下进行反应来实现。而在对半导体或者光伏材料加工的LPCVD反应中，通常采用的是石英反应腔，反应过程中石英反应腔内壁容易累积寄生沉积较厚的聚晶硅，而聚晶硅与石英反应腔的热膨胀系数相差悬殊，很容易导致石英反应腔损坏甚至破裂，造成产能及成本的巨大损失。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种石英反应腔内壁镀膜装置，能够在石英反应腔内壁形成渐变缓冲层，从而通过渐变缓冲层使热膨胀系数从石英反应腔到聚晶硅缓慢过渡，避免石英反应腔的损坏。
为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
石英反应腔内壁镀膜装置，用于在石英反应腔的内壁形成渐变缓冲层，所述石英反应腔具有进气口和出气口以将反应气体充入或抽离所述石英反应腔，还包括：
电感线圈，所述电感线圈周向围绕所述石英反应腔；
移动驱动部，所述移动驱动部连接所述电感线圈和/或石英反应腔，以能够使所述电感线圈和所述石英反应腔在所述石英反应腔的轴向方向上相对运动。
作为优选，所述移动驱动部包括导向件，所述导向件用于对所述电感线圈和/或所述石英反应腔的移动方向导向。
作为优选，所述导向件包括滑轨，所述滑轨沿所述石英反应腔的轴向设置，所述滑轨上滑接有移动座，所述电感线圈或所述石英反应腔设置在所述移动座上。
作为优选，所述电感线圈至少设置一组，每组所述电感线圈的匝数为n，其中1≤n≤5。
作为优选，多组所述电感线圈沿所述石英反应腔的轴向等距分布。
作为优选，所述电感线圈与所述石英反应腔同轴设置，且二者之间具有间隙。
作为优选，所述石英反应腔的轴向两端设置有开口，所述开口设置有封闭件：
其中，所述进气口设置在其中一个所述封闭件上，所述出气口设置在另一个所述封闭件上；或者
所述进气口和所述出气口设在一个所述封闭件上。
作为优选，还具有转动驱动件，所述转动驱动件连接所述石英反应腔以驱动所述石英反应腔周向旋转。
作为优选，所述转动驱动件为旋转卡盘，所述旋转卡盘夹持所述石英反应腔的轴向一端。
作为优选，还包括加热管，所述加热管周向围绕所述石英反应腔，所述加热管连接所述移动驱动部。
本实用新型的有益效果：
通过电感线圈周向围绕石英反应腔，当石英反应腔内充入反应气体，电感线圈通电后对反应气体电离，从而在石英反应腔内形成等离子体，通过控制电离时间的长短、反应气体的混合浓度比例或成分等，即可在石英反应腔的内壁形成不同等离子体增强沉积镀层，通过叠加不同的等离子体增强沉积镀层从而形成渐变缓冲层，通过渐变缓冲层使热膨胀系数缓慢过渡，避免热膨胀系数相差悬殊导致石英反应腔损坏，避免对石英反应腔的使用寿命产生影响。
附图说明
图1是本实用新型石英反应腔内壁镀膜装置未添加转动驱动件的示意图；
图2是本实用新型石英反应腔内壁镀膜装置中电感线圈设置在移动座的示意图；
图3是本实用新型石英反应腔内壁镀膜装置中石英反应腔设置在移动座的示意图。
图中：
1、电感线圈；2、石英反应腔；3、封闭件；4、导向件；41、移动座；42、滑轨；5、转动驱动件。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
如图1-3所示，一种石英反应腔内壁镀膜装置，用于在石英反应腔2的内壁形成渐变缓冲层，其中石英反应腔2具有进气口和出气口以将反应气体充入或抽离石英反应腔2，石英反应腔内壁镀膜装置还包括电感线圈1，电感线圈1周向围绕石英反应腔2；该装置还具有移动驱动部，移动驱动部连接电感线圈1和/或石英反应腔2，以能够使电感线圈1和石英反应腔2在石英反应腔2的轴向上方向相对运动。
通过电感线圈1周向围绕石英反应腔2，当石英反应腔2内充入反应气体，电感线圈1通电后对反应气体电离，从而在石英反应腔2内形成等离子体，通过控制电离时间的长短、反应气体的混合浓度比例或成分等，即可在石英反应腔2的内壁形成不同等离子体增强沉积镀层，通过叠加不同的等离子体增强沉积镀层从而形成渐变缓冲层，通过渐变缓冲层使热膨胀系数缓慢过渡，避免石英反应腔2的损坏，避免对石英反应腔2的使用寿命产生影响。
下面详细介绍实施例一，如图1-2所示，石英反应腔内壁镀膜装置作为具体的镀膜材料的其中一种，可用于在石英反应腔2内壁形成热膨胀系数渐变缓冲层，本实施例中的石英反应腔2具有进气口和出气口以将反应气体充入或抽离石英反应腔2。石英反应腔内壁镀膜装置包括电感线圈1，电感线圈1周向围绕石英反应腔2。采用上述电感线圈1周向围绕石英反应腔2，能够通过电感线圈1接入外部的高频电源共同构成等离子体发生单元，使电感线圈1透过石英反应腔2对内部的混合气体放电，从而在石英反应腔2内激发真空环境下的反应气体放电产生高密度等离子体，即可在石英反应腔2的内壁形成不同等离子体增强沉积镀层，而通过电感线圈1所停留的时间能够改变等离子体增强沉积镀层的厚度，而通过改变混合气体的混合浓度从而形成不同的等离子体增强沉积镀层，最终通过不同的等离子体增强沉积镀层在石英反应腔2的内壁的叠加形成渐变缓冲层。本实施例中，电感线圈1采用的是ICP电感线圈1，而混合气体为硅烷和氧气的混合物，具体的混合浓度(即Si：O原子比例)可以根据渐变缓冲层形成的程度调整，从而通过电离以在石英反应腔2的内壁形成SiO2、Si的渐变缓冲层。此外，需要说明的是，电感线圈1设置在石英反应腔2外部还能够避免电感线圈1在真空环境中的寄生放电能量损耗以及沉积后污染，以维持长期稳定的工作。具体的，电感线圈1与石英反应腔2同轴设置从而能够使形成的镀层更加均匀，且二者之间具有间隙以方便电感线圈1与石英反应腔2的相对移动。而电感线圈1围绕石英反应腔2至少设置一组，每组电感线圈1的匝数为n匝，其中1≤n≤5。本实施例中采用的是1匝以更加方便控制放电的电子密度以及能量使用效率。需要说明的是，当电感线圈1采用多组时，多组电感线圈1沿石英反应腔2的轴向等距分布，从而使石英反应腔2内壁更加快速的完成沉积，同时也能够避免镀膜区域重叠或者没有镀上的情况。
石英反应腔内壁镀膜装置还包括移动驱动部，移动驱动部连接电感线圈1，以能够使电感线圈1和石英反应腔2在石英反应腔2的轴向上方向相对运动。采用上述结构能够使电感线圈1和石英反应腔2二者相对运动，从而促使石英反应腔2在长度方向上全部镀成渐变缓冲层。本实施例中移动驱动部包括驱动件(图中未显示)以及导向件4，导向件4用于对电感线圈1的移动方向导向，从而避免电感线圈1在移动时偏位，其中驱动件可以选用电机或者气缸等进行驱动。具体的，导向件4包括沿石英反应腔2的轴向设置的滑轨42以及安置电感线圈1的移动座41，移动座41滑接于滑轨42。本实施例中，电感线圈1设置在移动座41上，石英反应腔2固定设置。
进一步地，为了使渐变缓冲层更加的均匀，石英反应腔内壁镀膜装置还具有转动驱动件5，转动驱动件5连接石英反应腔2以驱动石英反应腔2周向旋转。具体的，转动驱动件5为旋转卡盘，旋转卡盘夹持石英反应腔2的轴向一端。示例性的，旋转卡盘通过外部电机驱动旋转，旋转卡盘为现有技术，此处结构不再详细赘述。而对于石英反应腔2，本实施例采用的是轴向两端设置有开口的石英反应腔，石英反应腔2的开口处设置有封闭件3。进一步的，而至少一个封闭件3与石英反应腔2可拆卸连接，从而方便对石英反应腔2的上、下料操作。示例性的，封闭件3可以与石英反应腔2插接或者转接。而为了延长气体在石英反应腔2的时间，进气口设置在其中一个封闭件3上并连接外部的充气装置的充气管，出气口设置在另一个封闭件3上并连接外部的抽气装置的抽气管；而其他实施例中，进气口和出气口也可以设在一个封闭件3上。本实施例中，封闭件3采用的是封闭法兰，封闭法兰插接在石英反应腔2的开口处。一端封闭法兰上插接抽气管，另一端的封闭法兰插接抽气管。进一步地，石英反应腔内壁镀膜装置还包括加热管(图中未显示)，加热管周向围绕石英反应腔2，通过石英反应腔2周向设置的加热管为石英反应腔2的内壁衬底加热，从而加速镀层生成的效率和品质；具体的，加热管连接在移动座41上，以伴随电感线圈1设置，从而同步移动。
而在实施例二中，如图3所示，可以将石英反应腔2设置在移动座41上，将电感线圈1固定设置；亦或者设置两条相对设置的滑轨42，石英反应腔2和电感线圈1分别通过移动座41滑接在不同的滑轨42上，从而使二者相对运动。此时，转动驱动件5可以固定在移动座41上，转动驱动件5夹持石英反应腔2从而通过移动座41滑动，以便石英反应腔2在移动的同时能够旋转，从而使渐变缓冲层更加均匀。其他部分与实施例一中相同不再进行赘述。
显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.石英反应腔内壁镀膜装置，用于在石英反应腔(2)的内壁形成渐变缓冲层，所述石英反应腔(2)具有进气口和出气口以将反应气体充入或抽离所述石英反应腔(2)，其特征在于，包括：
电感线圈(1)，所述电感线圈(1)周向围绕所述石英反应腔(2)；
移动驱动部，所述移动驱动部连接所述电感线圈(1)和/或石英反应腔(2)，以能够使所述电感线圈(1)和所述石英反应腔(2)在所述石英反应腔(2)的轴向方向上相对运动。
2.根据权利要求1所述的石英反应腔内壁镀膜装置，其特征在于，所述移动驱动部包括导向件(4)，所述导向件(4)用于对所述电感线圈(1)和/或所述石英反应腔(2)的移动方向导向。
3.根据权利要求2所述的石英反应腔内壁镀膜装置，其特征在于，所述导向件(4)包括滑轨(42)，所述滑轨(42)沿所述石英反应腔(2)的轴向设置，所述滑轨(42)上滑接有移动座(41)，所述电感线圈(1)或所述石英反应腔(2)设置在所述移动座(41)上。
4.根据权利要求1所述的石英反应腔内壁镀膜装置，其特征在于，所述电感线圈(1)至少设置一组，每组所述电感线圈(1)的匝数为n，其中1≤n≤5。
5.根据权利要求4所述的石英反应腔内壁镀膜装置，其特征在于，多组所述电感线圈(1)沿所述石英反应腔(2)的轴向等距分布。
6.根据权利要求1所述的石英反应腔内壁镀膜装置，其特征在于，所述电感线圈(1)与所述石英反应腔(2)同轴设置，且二者之间具有间隙。
7.根据权利要求1所述的石英反应腔内壁镀膜装置，其特征在于，所述石英反应腔(2)的轴向两端设置有开口，所述开口设置有封闭件(3)：
其中，所述进气口设置在其中一个所述封闭件(3)上，所述出气口设置在另一个所述封闭件(3)上；或者
所述进气口和所述出气口设在一个所述封闭件(3)上。
8.根据权利要求1-7任一所述的石英反应腔内壁镀膜装置，其特征在于，还具有转动驱动件(5)，所述转动驱动件(5)连接所述石英反应腔(2)以驱动所述石英反应腔(2)周向旋转。
9.根据权利要求8所述的石英反应腔内壁镀膜装置，其特征在于，所述转动驱动件(5)为旋转卡盘，所述旋转卡盘夹持所述石英反应腔(2)的轴向一端。
10.根据权利要求1-7任一所述的石英反应腔内壁镀膜装置，其特征在于，还包括加热管，所述加热管周向围绕所述石英反应腔(2)，所述加热管连接所述移动驱动部。
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