一种常压化学气相沉积设备的制作方法

本发明涉及常压化学沉积技术领域，特别是涉及一种常压化学气相沉积设备。

背景技术：

apcvd即常压化学气相淀积，是指在大气压下进行的一种化学气相沉积的方法，这是化学气相沉积最初所采用的方法。这种工艺所需的系统简单，反应速度快，但是均匀性较差，台阶覆盖能力差，所以一般用于厚的介质沉积。

技术实现要素：

为解决以上技术问题，本发明提供一种常压化学气相沉积设备，以提高沉积薄膜的均匀性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种常压化学气相沉积设备，包括进气箱、扩散头、加热体组件、横臂、转台、机械手、装料运载平台、晶圆料车、风机过滤机组和真空系统；所述风机过滤机组设置于所述装料运载平台上方；所述机械手设置于所述装料运载平台与所述转台之间；所述横臂可滑动的设置于所述转台远离所述机械手的一侧，所述加热体设置于所述横臂上方；所述扩散头设置于所述加热体组件正下方，所述进气箱与所述扩散头相连通；所述进气箱还与加热体组件相连通；所述真空系统用于为所述机械手和所述加热体组件提供真空环境。

可选的，所述机械手包括吸盘夹具，所述吸盘夹具用于在所述装料运载平台与所述转台之间传送晶圆。

可选的，所述转台包括对称设置的两个托板，所述两个托板绕所述转台的中间轴转动。

可选的，所述转台靠近所述加热体一侧的所述托板底部设置有一晶圆料车，所述晶圆料车用于举升所述托板上的晶圆。

可选的，所述加热体组件底部设置有一吸附口，所述吸附口与所述真空系统相连通，所述吸附口与进气箱相连通。

可选的，所述吸附口处设置有一非金属垫圈。

可选的，所述扩散头连通有冷却水管路。

可选的，所述装料运载平台上设置有多个料盒。

可选的，所述加热体组件的加热范围为室温至1300℃。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明中的常压化学气相沉积设备，可常压化学气相沉积多种薄膜，并能有效提高设备集成度、降低自动化难度、缩小占地面积、提高设备产能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的晶圆沉积状态时的侧视图；

图2是本发明实施例的晶圆沉积状态时的俯视图；

图3是本发明实施例的完成沉积晶圆卸载状态时或等待沉积晶圆安装状态时的侧视图。

附图标记说明：1、进气箱；2、加热体组件；3、横臂；4、扩散头；5、转台；6、晶圆料车；7、冷却水进水管；8、冷却水出水管；9、排气管道；10、排气阀；11、干式泵；12、机械手；131、第一料盒；132、第二料盒；14、运载平台；15、晶圆；16、第一电动滑台；17、第二电动滑台；18、直线导轨；19、风机过滤机组。

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本实施例提供一种常压化学气相沉积设备，包括进气箱1、扩散头4、加热体组件2、横臂3、转台5、机械手12、装料运载平台14、风机过滤机组19、框架和真空系统；所述风机过滤机组19设置于所述装料运载平台14上方；所述机械手12设置于所述装料运载平台14与所述转台5之间；所述横臂3可滑动的设置于所述转台5远离所述机械手12的一侧，所述加热体组件2设置于所述横臂3上方；所述扩散头4设置于所述加热体组件2正下方，所述进气箱1与所述扩散头4相连通；所述进气箱1还与加热体组件2相连通；所述真空系统用于为所述机械手12和所述加热体组件2提供真空环境。

于本具体实施例中，运载平台14上设置有第一料盒131和第二料盒132，第一料盒131和第二料盒132用于盛放需要沉积薄膜的晶圆15或盛放已经沉积薄膜的晶圆15。

机械手12为三轴或三轴以上机械手，运动末端设置吸盘夹具，真空系统为吸盘夹具提供真空环境。吸盘夹具可通过机械手定位运动到其机械手规定的标准空间范围内，并能够从第一料盒131、第二料盒132和转台5靠近机械手侧的托盘上吸附抓取或放置晶圆1。

转台5的中心轴的两侧相对称的设置有两个托板，托板包含石英支撑件，可防止晶圆15直接接触金属而受到污染。

转台5靠近加热体组件2一侧的托板正下方设置有一晶圆料车6，晶圆料车6包括第二电动滑台17，第二电动滑台17的滑块上设置有一连接杆，连接杆顶部设置有一包含石英材质支撑垫的托盘，该托盘位于转台5靠近加热体组件2一侧的托板的正下方，可通过第二电动滑台17驱动托盘升起和落下，使其穿过转台5靠近加热体组件2一侧的托板，将晶圆15从托板上举升到加热体组件2底面进行吸附固定，或从加热体组件2上承托到托板上。

转台5还兼具冷却晶圆15的功能，由于晶圆15沉积薄膜过程中温度较高，沉积薄膜后的晶圆15温度依然较高，当晶圆15沉积薄膜完成，放置于转台5的托板上后，可在空气中自然冷却晶圆15或另外设置冷却风扇强制冷却晶圆15。

加热体组件2包括与真空系统及进气箱1相连通的吸附口，吸附口处于晶圆15相接触的部分为非金属垫圈，本实施例中，该非金属垫圈为sic等非金属材料制作，以防止晶圆15受到金属污染，并且，真空吸附的固定方式能够矫正晶圆15翘曲。

加热体2可以将晶圆15加热到1300℃，常规使用温度为450℃。

横臂3包括并列设置的第一电动滑台16和直线导轨18，扩散头4和转台5设置于第一电动滑台16和直线导轨18之间；横臂3一端设置于第一电动滑台16的滑块上，另一端可滑动的设置于直线导轨18上，通过第一电动滑台16的驱动，使横臂3带动加热体组件2沿直线运动。

扩散头4与冷却水进水管7和冷却水出水管8相连通，以实现冷却水的流动，从而对扩散头4进行冷却，防止沉积薄膜过程中扩散头4温度过高影响薄膜质量。

真空系统包括干式泵和开闭阀，干式泵和开闭阀之间通过管道连通。真空系统用于为机械手12的吸盘夹具盒加热体组件2的吸附口提供真空吸力。

风机过滤机组19为整个设备提供洁净空气，并使得整个设备处于略微高于大气压的环境。

本实施例中的常压化学气相沉积设备动作流程如下：

a，机械手12从第一料盒131吸附一片需要沉积薄膜的晶圆15；

b，机械手12将需要沉积薄膜的晶圆15转移至转台5靠近机械手一侧；

c、转台5旋转180°，将需要沉积薄膜的晶圆15转移至转台5靠近加热体组件2一侧，机械手12从第一料盒131转移另一片需要沉积薄膜的晶圆15至转台5靠近机械手一侧；

d，横臂3带动上方加热体组件2移动至晶圆料车6正上方处，与转台5左侧托板同中心；

e、晶圆料车6向上运动，提升转台5靠近加热体一侧的托板上需要沉积薄膜的晶圆15至加热体组件2底面；

f、干式泵11提供真空环境，并通过开闭阀控制抽真空管路的开闭，为加热体组件2提供真空环境，使加热体组件2吸附住需要沉积薄膜的晶圆15；

g、晶圆料车6向下运动，返回起始位置，然后横臂3带动上方加热体组件2返回至起始扩散头4正上方位置；

h、加热体组件2开始加热；

i、进气箱1为扩散头4开始提供必要的工艺气体；

j、扩散头4开始在需要沉积薄膜的晶圆15的一面喷射工艺气体，并使得晶圆15开始沉积薄膜；

k、沉积完成后，进气箱1停止工艺气体供应；

l、横臂3带动上方加热体组件2移动至晶圆料车6正上方处，与转台5靠近加热体组件2一侧的托盘同中心，晶圆料车6向上运动直到接触或接近完成薄膜沉积的晶圆15；

m、关闭真空系统中的关断阀，并通过进气箱充气使加热体组件2的吸附力失效，完成薄膜沉积的晶圆15脱离加热体2；

n、晶圆料车6向下运动将完成薄膜沉积的晶圆15转移至转台5靠近加热体组件2一侧的托板上；

o、转台5旋转180°，将完成薄膜沉积的晶圆15转移至转台5右侧，此时另一片需要沉积薄膜的晶圆15已旋转至转台5左侧，并重复e-n步骤；

p、机械手12将完成薄膜沉积的晶圆15转移第一料盒131、第二料盒132空置位置，至此完成一片晶圆15的薄膜沉积。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。