高通量组合半导体材料芯片合成设备的制造方法_2

文档序号:8898232阅读:来源:国知局
所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,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,都属于本实用新型保护的范围。
[0035]下面结合示意图对本实用新型的【具体实施方式】作进一步详细的说明。
[0036]如图1、图2、图3和图4所示,一种高通量组合半导体材料芯片合成设备,包括进样室5和以进样室5为中心的两条样品传递方向上设有的设备,沿第一样品传递杆I的传递方向依次设有第一样品传递杆1、进样室5和超高真空主沉积腔室7,沿第二样品传递杆2的传递方向依次设有第二样品传递杆2、后处理退火与气氛腔6、进样室5和手套箱3,且第一样品传递杆I的传递方向与第二样品传递杆2的传递方向相互垂直。
[0037]超尚真空主沉积腔室7的顶部设有样品台8,超尚真空主沉积腔室7的侧壁上设有PLD伸缩靶台9、电子束源10和掩膜板装置11,超高真空主沉积腔室7的侧壁还设有与PLD伸缩靶台9的激光扫描区域相应的激光入射口 12,超高真空主沉积腔室7外侧配置有与激光入射口 12相应的x-y 二维扫描装置91,x-y 二维扫描装置91所折射后的激光沿水平方向由激光入射口 12进入超高真空主沉积腔室7内,使引入激光的角度更大。
[0038]PLD伸缩靶台9与样品台8的距离小于电子束源10与样品台8的距离,即PLD伸缩靶台9位于超高真空主沉积腔室7的上部,电子束源10位于超高真空主沉积腔室7的下部,且PLD伸缩靶台9和电子束源10均从侧面沿水平方向引入超高真空主沉积腔室7。
[0039]掩膜板装置11从侧面沿水平方向引入超高真空主沉积腔室7,掩膜板装置上装设有掩膜板和掩膜板的传动控制装置,掩膜板装置11上的掩膜板可通过掩膜板的传动控制装置做水平位移和纵向位移。
[0040]超高真空主沉积腔室7的本底真空度< 6 X 10?,进样室5和后处理退火与气氛腔6的本底真空度彡6X 10_4Pa,进样室5与超高真空主沉积腔室7和手套箱3之间均设有插板阀4,其中根据实际情况需要,进样室5与超高真空主沉积腔室7之间的插板阀4为超高真空插板阀,进样室5与手套箱3之间的插板阀4为高真空插板阀。
[0041]超高真空主沉积腔室7配置有至少四路气体,使用多通道气体流量仪控制,后处理退火与气氛腔6配置有至少四路气体,分别进行气体流量控制,确保了超高真空主沉积腔室7和后处理退火与气氛腔6能实现特定沉积工艺所需的气体氛围和气体分压。
[0042]PLD伸缩靶台9采用倾斜偏轴布局,即处在激光扫描区域的靶源中轴线相对于样品台中轴线偏离,同时PLD伸缩靶台9的法向与样品台法向成30°或45°的角度;PLD伸缩靶台9设有至少五个靶源位置,采用转盘型或者直线型排布,每个靶源可以自转,所有靶源位置可以通过公转或直线运动切换到激光扫描区域,PLD伸缩靶台9可直线伸缩。
[0043]电子束源10设有至少五个坩祸位置,采用直线型排布,可进行直线坩祸换位。
[0044]超高真空主沉积腔室7外侧配置有与激光入射口 12相应的x-y 二维扫描装置91,x-y 二维扫描装置91所折射后的激光沿水平方向由激光入射口 12进入超高真空主沉积腔室7内。
[0045]超高真空主沉积腔室7从顶部引入倒置样品台8的支架与其传动控制装置,样品台8上设有原位退火装置、原位旋转装置和纵向位移装置,确保了样品台8具有原位退火、原位旋转和纵向位移的功能。
[0046]第一样品传递杆I设有直线推送装置和原位旋转装置,确保了第一样品传递杆I具有直线推送和原位旋转功能。
[0047]第二样品传递杆2设有直线推送装置,确保了第二样品传递杆2具有直线推送的功能。
[0048]后处理退火与气氛腔6、进样室5和手套箱3依次串连在同一中轴线上,后处理退火与气氛腔6通过第二样品传递杆2在进样室5和手套箱3之间传送样品。
[0049]其中,当超高真空主沉积腔室7内使用PLD伸缩靶台9作为沉积源时,PLD伸缩靶台9伸入至超高真空主沉积腔室7内,x-y 二维扫描装置91对入射激光进行调节,形成激光光路100,使激光沿水平方向从激光入射口 12入射至PLD伸缩靶台9的激光扫描区域上;当超高真空主沉积腔室7内使用电子束源10作为沉积源时,PLD伸缩靶台9推出至超高真空主沉积腔室7外,电子束源10进行EB沉积。
[0050]该高通量组合半导体材料芯片合成设备的工作过程:
[0051]A.设备起始状态为:超高真空主沉积腔室7的本底真空度< 6X 10_7Pa,进样室5和后处理退火与气氛腔6的本底真空度< 6 X 10 4Pa,第一样品传递杆I完全退入进样室5,第二样品传递杆2完全退入后处理退火与气氛腔6,样品台8处于纵向最高位置,掩膜板处于纵向最低位置;进样室5与超高真空主沉积腔室7和手套箱3分别通过超高真空插板阀和高真空插板阀隔离。
[0052]B、使用上述第一样品传递杆I在进样室5和超高真空主沉积腔室7之间进行样品固定与传递,具体为:
[0053]首先,在超尚真空插板阀和尚真空插板阀均保持关闭状态下,开启进样室5,将样品从大气装载到第一样品传递杆I上。
[0054]其次,关闭进样室5并对其进行抽真空操作,至本底真空度< 6X10_4Pa,在超高真空插板阀处于开启状态,将样品台8底面降至与第一样品传递杆I (含样品托)平行位置,使用第一样品传递杆I向超高真空主沉积腔室7传送样品,并装载固定于样品台8上。
[0055]然后,从超高真空主沉积腔室7完全退出卸载了样品托的第一样品传递杆1,在超高真空插板阀关闭状态,对超高真空主沉积腔室7进行抽真空操作,至本底真空度彡 6 X KT7Pa0
[0056]C、使用掩膜板装置11及运动控制系统,进行掩膜板的纵向位置升降调节,与水平位置调节,具体为:
[0057]在单层薄膜沉积之前,水平调节选择掩膜板位于样品正下方,纵向调节掩膜板与样品贴合。
[0058]在单层薄膜沉积之后,纵向调节掩膜板与样品分离。
[0059]D、使用PLD伸缩靶台9内的PLD靶源材料之一,或者使用电子束源10内的EB坩祸材料之一,进行薄膜沉积。
[0060]E、使用样品台8分别在单次薄膜沉积期间,对样片进行原位加热。在单次薄膜沉积之后,并且掩膜板与样品分离之后,对样品进行原位旋转等操作。
[0061]F、如果多层膜沉积首先使用PLD伸缩靶台9内的PLD靶源之一进行薄膜沉积,下一层薄膜沉积需要使用电子束源10内的EB坩祸材料之一进行时,先使用所述PLD靶源平移运动控制系统使PLD伸缩靶台9退出超高真空主沉积腔室7,使超高真空主沉积腔室7里只有电子束源10,然后进行EB沉积。
[0062]G、在一次工艺中选用至少十种不同靶源材料,通过重复上述C-E,进行多层薄膜沉积。
[0063]H、多层膜沉积毕,使用所述掩膜板的支架及其运动控制系统,如C和D所述步骤顺序,进彳丁金属电极沉积。
[0064]1、使用所述的第一样品传递杆1,如B所述,从超高真空主沉积腔室7卸载样品托至进样室5。
[0065]J、使用所述的第二样品传递杆2,从第一样品传递杆I上转移样品托,并装载固定在后处理退火与气氛腔6上,进行后处理退火。该步骤还可以同步在单一气氛下进行退火处理。退火毕,样品于原位冷却。
[0066]K、使用所述的第二样品传递杆2,从退火炉上卸载已经冷却的样品托,在高真空插板阀开启状态,将样品托推送至手套箱3进行卸载保存,或进行后续操作。
[0067]L、将所述第二样品传递杆2完全退回后处理退火与气氛腔6,关闭高真空插板阀,对进样室5以及所连接的后处理退火与气氛腔6进行抽真空操作。设备系统回到A所述起始状态。
[0068]该高通量组合半导体材料芯片合成设备在单独使用PLD靶源系统进行较大面积薄膜沉积时的工作过程:
[0069]A、设备起始状态为:超高真空主沉积腔室7的本底真空度< 6X 10_7Pa
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