与晶圆级制备设备对接的旗形样品架原位转移装置

本发明涉及半导体制造中的薄膜制备，具体涉及一种与晶圆级制备设备对接的旗形样品架原位转移装置。

背景技术：

1、薄膜生长技术是半导体制造工艺中一项重要的技术。现有的薄膜生长方法主要有化学气相沉积、分子束外延、物理气相沉积等。随着电子工业的发展、新型电子器件的开发，人们对于晶圆级薄膜生长的需求也在与日俱增。晶圆级样品表面的起伏与缺陷会极大地影响样品的各种重要性质。故而采用stm等多种手段进行表征便是样品生长之后必不可少的一步。但是因为晶圆级样品的大尺寸，人们很难直接对其进行原位表征，而进行转移的过程中又存在着样品表面本征结构被破坏的风险。除此之外，因为晶圆级样品的每次生长都意味着消耗一块晶圆级的单晶硅，在生长条件的探索阶段这将意味着极大的开销。

2、因此，开发一种方便对样品生长条件进行原位模拟的、易于进行测量表征的、低成本的晶圆级样品生长技术是很有必要的。

技术实现思路

1、针对上述背景技术中存在的技术问题，本发明提出了一种与晶圆级制备设备对接的旗形样品架原位转移装置，其结构设计简单、合理，可实现样品对晶圆级基底任意位置的薄膜生长情况进行反馈，能够很好的模拟正常晶圆级薄膜生长时的整体加热情况，显著提高了样品的表征效率和效果，大幅降了生产成本。

2、为解决上述技术问题，本发明提供的一种与晶圆级制备设备对接的旗形样品架原位转移装置，包括均处于超高真空腔体内的储样设备、样品架、磁力传样杆、y形晶圆架和样品生长台；所述储样设备包括金属圆片；其特征在于：所述样品架插槽匹配设在所述金属圆片上且与所述金属圆片按照设计位置相互固定连接；所述样品架插槽由一对彼此平行布置的插板以及固设在一对所述插板一端端部的夹片组成；对于送入所述储样设备的样品，可被所述夹片固定在所述金属圆片的圆心到边缘之间任意位置；所述样品架匹配插装于所述样品架插槽中。

3、所述与晶圆级制备设备对接的旗形样品架原位转移装置，其中:所述样品架的尾端匹配连接有所述磁力传样杆；所述样品架是由所述磁力传样杆送入所述样品架插槽之中。

4、所述与晶圆级制备设备对接的旗形样品架原位转移装置，其中:所述样品架为标准的旗形样品架。

5、所述与晶圆级制备设备对接的旗形样品架原位转移装置，其中：所述储样设备可拆卸固定安装在所述y形晶圆架上在超高真空腔体内进行传输，并且可被放置在所述样品生长台上。

6、所述与晶圆级制备设备对接的旗形样品架原位转移装置，其中：所述储样设备沿x方向开口，其与所述样品架形成插拔式连接并容纳所述磁力传样杆进入。

7、所述与晶圆级制备设备对接的旗形样品架原位转移装置，其中：所述y形晶圆架的移动方向始终沿y方向，且不可转动。

8、所述与晶圆级制备设备对接的旗形样品架原位转移装置，其中：所述样品生长台的移动方向始终沿z方向。

9、所述与晶圆级制备设备对接的旗形样品架原位转移装置，其中：所述样品生长台上匹配开设有成镂空状且直径小于所述金属圆片的圆形通孔；所述圆形通孔承载所述储样设备的同时不遮挡其上的所述样品架；所述圆形通孔在其径向一侧匹配开设有缺口且位于所述缺口的对侧沿径向匹配开设有一对通槽；所述圆形通孔与所述缺口、所述通槽共同形成一个y形通孔；所述y形通孔可在所述样品生长台沿z方向运动的过程中允许所述y形晶圆架通过；所述样品生长台与所述磁力传样杆不处于同一个超高真空腔体内；所述y形晶圆架可携带所述储样设备进入所述样品生长台所处的腔体。

10、所述与晶圆级制备设备对接的旗形样品架原位转移装置，其中：所述磁力传样杆的移动方向始终沿x方向，且可以在y-z平面内顺时针和逆时针中的任一方向转动。

11、采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

12、本发明与晶圆级制备设备对接的旗形样品架原位转移装置结构设计简单、合理，通过在晶圆级尺寸的金属圆片上加设标准的旗形样品架插槽，使其上的样品可以对晶圆级基底任意位置的薄膜生长情况进行反馈，同时金属圆片可以很好的模拟正常晶圆级薄膜生长时的整体加热情况，适于推广与应用。

13、本发明通过设计的金属圆片和样品插槽，以此来通过旗形样品架的小尺寸样品模拟高成本的晶圆级样品的生长结果；常规的方法采用的是4英寸的样品(如4英寸的碳化硅或者氮化镓)直接进行生长，而本发明的储样设备通过金属圆片模拟晶圆级薄膜的受热情况，使得采用旗形样品架对应尺寸的样品就可以得到晶圆级样品的生长参数，成本更低。

14、本发明在金属圆片上设计样品架插槽解决了原来一次生长薄膜就要消耗掉一整块晶圆级样品的问题；同时采用样品架可以做到在尽力还原晶圆级样品生长条件的同时，只使用少量的样品材料(样品架一次可以只承载1平方厘米的样品)；除此之外，对于晶圆级样品生长出来的薄膜，需要进行切割之后才能送入stm(以stm为例子，还有其他表征设备)进行表征，而切割过程需要在大气/手套箱环境之中进行，对于样品架来说，其上的薄膜样品就直接可以在原来的超高真空腔体内送入表征设备进行表征，无需暴露大气，显著提升了样品的表征效率和效果。

技术特征：

1.一种与晶圆级制备设备对接的旗形样品架原位转移装置，其特征在于:所述原位转移装置包括均处于超高真空腔体内的储样设备、样品架、磁力传样杆、y形晶圆架和样品生长台；所述储样设备包括金属圆片；其特征在于：所述样品架插槽匹配设在所述金属圆片上且与所述金属圆片按照设计位置相互固定连接；所述样品架插槽由一对彼此平行布置的插板以及固设在一对所述插板一端端部的夹片组成；对于送入所述储样设备的样品，可被所述夹片固定在所述金属圆片的圆心到边缘之间任意位置；所述样品架匹配插装于所述样品架插槽中。

2.如权利要求1所述的与晶圆级制备设备对接的旗形样品架原位转移装置，其特征在于:所述样品架的尾端匹配连接有所述磁力传样杆；所述样品架是由所述磁力传样杆送入所述样品架插槽之中。

3.如权利要求1或2所述的与晶圆级制备设备对接的旗形样品架原位转移装置，其特征在于:所述样品架为标准的旗形样品架。

4.如权利要求1所述的与晶圆级制备设备对接的旗形样品架原位转移装置，其特征在于：所述储样设备可拆卸固定安装在所述y形晶圆架上在超高真空腔体内进行传输，并且可被放置在所述样品生长台上。

5.如权利要求1所述的与晶圆级制备设备对接的旗形样品架原位转移装置，其特征在于：所述储样设备沿x方向开口，其与所述样品架形成插拔式连接并容纳所述磁力传样杆进入。

6.如权利要求1所述的与晶圆级制备设备对接的旗形样品架原位转移装置，其特征在于：所述y形晶圆架的移动方向始终沿y方向，且不可转动。

7.如权利要求1所述的与晶圆级制备设备对接的旗形样品架原位转移装置，其特征在于：所述样品生长台的移动方向始终沿z方向。

8.如权利要求1所述的与晶圆级制备设备对接的旗形样品架原位转移装置，其特征在于：所述样品生长台上匹配开设有成镂空状且直径小于所述金属圆片的圆形通孔；所述圆形通孔承载所述储样设备的同时不遮挡其上的所述样品架；

9.如权利要求1所述的与晶圆级制备设备对接的旗形样品架原位转移装置，其特征在于：所述磁力传样杆的移动方向始终沿x方向，且可以在y-z平面内顺时针和逆时针中的任一方向转动。

技术总结
本发明提供了一种与晶圆级制备设备对接的旗形样品架原位转移装置，其包括均处于超高真空腔体内的储样设备、样品架、磁力传样杆、Y形晶圆架和样品生长台；储样设备包括金属圆片；样品架插槽设在金属圆片上且与金属圆片按照设计位置相互固定连接；样品架插槽由一对彼此平行布置的插板以及固设在一对插板一端端部的夹片组成；对于送入储样设备的样品，可被夹片固定在金属圆片的圆心到边缘之间任意位置；样品架插装于样品架插槽中。本发明通过在金属圆片上加设样品架插槽，使其上的样品可以对晶圆级基底任意位置的薄膜生长情况进行反馈，同时金属圆片可以很好的模拟正常晶圆级薄膜生长时的整体加热情况。

技术研发人员：胡亘宇,武旭,胡世昊,邵岩,王业亮
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14