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垂直化學汽相淀積裝置的制作方法

文檔序號:3359521閱讀:284來源:國知局
專利名稱:垂直化學汽相淀積裝置的制作方法
技術領域
本實用新型涉及一種化學汽相淀積設備,具體涉及一種垂直化學汽相淀積裝置。
背景技術
如圖l所示,通常在化學汽相淀積系統(tǒng)Chenmical Vapor D印osition System)中,
襯底(基板Substrate或芯片Wafer)都是水平放置在承載基座上,通過加熱器加熱襯底至
一特定溫度后,貳種或多種配料氣體經(jīng)混合后由噴嘴在襯底上空朝下噴流、下沉至高溫度
之襯底淀積形成欲成長的化學分子,之后,層層排列形成晶體狀之物質(zhì)。 上述的工作過程中,大部份的淀積作用會在加熱的襯底上淀積形成所需的晶體物
質(zhì),但是還有極少部份會在未足溫度的腔室頂端結(jié)積,并且在腔室頂端結(jié)積的部分因缺乏
足夠的成長條件(如溫度不足等)而成為成長不良的分子顆粒。如果該部分物質(zhì)掉落在襯
底或已形成的晶面上,會影響之后的晶體堆積,進而導致嚴重破壞制程良品率。所以一般在
每一次制程后,必須進行反應腔室清潔行程以清除積結(jié)在襯底以外位置上的顆粒(通常是
以氟化氣體電離的氟離子與顆粒作用)。所以,在CVD制程中因為每一輪晶體成長的制程
中,必須包含腔室清潔這個步驟,導致不能制程連續(xù),影響生產(chǎn)效率。 同時,在CVD制程過程中為壘積成長到足夠的厚度,襯底及承載基座必須不停的 作原地旋轉(zhuǎn),重復接受淀積以成長至所需厚度,故而更不可能連續(xù)制程。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是根據(jù)上述現(xiàn)有技術的不足之處,提供一種垂直化學汽相淀積 裝置,該垂直化學汽相淀積裝置通過垂直設置襯底和承載基座,可避免成長不良的分子顆 粒掉落在襯底,破壞結(jié)晶層面,故可不需要反應腔清潔行程,且避免成長不良的分子顆粒破 壞結(jié)晶層面,提高制程質(zhì)量,而可以連續(xù)制程,增大產(chǎn)量。 本實用新型目的實現(xiàn)由以下技術方案完成 —種垂直化學汽相淀積裝置,包括一反應腔和與所述反應腔連通的真空泵浦,所
述反應腔內(nèi)設有承載基座和至少一個氣體噴嘴,所述承載基座一側(cè)用于固定連接襯底,另
一側(cè)設置有加熱元件,其特征在于所述襯底垂直固定于所述承載基座上,所述的氣體噴嘴
導出的氣體為水平噴射。 所述承載基座為兩個平行的滾軸。 所述承載基座為一傳送帶。 所述的加熱元件設置于所述反應腔的前段區(qū)域。 所述加熱元件為紅外線加熱裝置。 所述反應腔后段區(qū)域設置有氮氣冷卻裝置。 所述氣體噴嘴均勻連續(xù)分布于所述傳送帶的中段。 本實用新型的優(yōu)點是生產(chǎn)良品率高、生產(chǎn)效率高;系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變成簡單化;避免生 產(chǎn)過程中的相互污染;生產(chǎn)過程中不須使用氟化氣體,避免污染環(huán)境以及生產(chǎn)設備及其它附屬設備的腐壞,延長了設備使用壽命。
圖1為現(xiàn)有技術結(jié)構(gòu)示意圖; 圖2為本實用新型實施例結(jié)構(gòu)示意圖I ; 圖3為本實用新型實施例結(jié)構(gòu)示意圖II。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖通過實施例對本實用新型特征及其它相關特征作進一步詳細說明, 以便于同行業(yè)技術人員的理解 如圖l-3所示,標號l-7分別表示反應腔1、氣體噴嘴2、襯底3、承載基座4、紅外 線加熱裝置5、真空泵浦6、氣體混合器7。 實施例一 本實施例中承載基座4為兩個平行設置的滾軸。 如圖2所示,本實施例裝置包括反應腔l,其內(nèi)部進行化學汽相淀積的作業(yè),反應 腔1為本裝置的基礎部件,其余工作組件均設置于反應腔1的內(nèi)部或與其相連。工作時通 過與反應腔1連通的真空泵浦6將反應腔1抽空為一真空腔體。反應腔1內(nèi)固定有承載基 座4,本實施例中承載基座4為兩個平行的滾軸,其分別垂直設于反應腔1內(nèi)的兩端部。襯 底3為一可繞性材料制成的帶狀物,其環(huán)繞于兩滾軸外緣并可在滾軸的驅(qū)動下傳動。襯底 3的一外側(cè)設置有氣體噴嘴2,并通過氣體混合器7來輸出制程特氣以進行化學汽相淀積作 業(yè)。為描述方便起見,本專利文件中統(tǒng)一將反應腔1中襯底3滾動進入氣體噴嘴2位置的 一側(cè)稱為反應腔1的前段區(qū)域,氣體噴嘴2位于反應腔1的中段區(qū)域。在兩滾軸之間、襯底 3的內(nèi)側(cè)設置有紅外線加熱裝置5,該紅外線加熱裝置5設置于反應腔1的前段和中段以起 到反應前預熱以及反應中加熱的作用。當襯底3離開氣體噴嘴2之后,意謂著化學汽相淀 積行程已完成,襯底3背后已無紅外線加熱裝置5,而代以從襯底3正面及背面的氮氣吹拂 (該裝置圖中未示),以為襯底3進行降溫。 實施例二 本實施例中承載基座4為一垂直設置并水平傳動的傳送帶。 如圖3所示,本實施例中承載基座4為一垂直設置并水平傳動的傳送帶,其兩端的 傳送裝置設置于反應腔1的兩端部,傳送帶上采用卡夾或其他緊固裝置將硬質(zhì)的襯底3垂 直固定。氣體噴嘴2設置于反應腔1的中段、傳送帶固定襯底3的一側(cè);紅外線加熱裝置5 設置于于反應?的前、中段,并對應氣體噴嘴2位于傳送帶的另一側(cè)。 如上所述,本實施例中除承載基座4與固定襯底3的方式不同外,其它工作原理和 結(jié)構(gòu)與實施例1相同,在此不再贅述。 結(jié)合上述實施例的結(jié)構(gòu),以下詳細描述本裝置的工作原理和優(yōu)點。 1、將傳統(tǒng)的水平安置襯底3的方式改成襯底3垂直安置,也就是襯底3以垂直的
方式連續(xù)進入反應腔1。 2、由傳統(tǒng)的襯底3下水平設施加熱器并由下往上加熱方式,改成襯底3后面垂直 的紅外線輻射照射方式加熱,能更有效更避免襯底3的材料被污染。 3、淀積的方式亦由傳統(tǒng)的制程特氣垂直向下噴灑,改成制程特氣以多個氣體噴嘴 2水平方向混合噴往垂直的襯底3淀積的方式,未完全反應的淀積材料將以垂直方式掉落反應腔1的底層,而少量在反應腔1頂部積結(jié)的顆粒掉落將不會落在襯底3上,以避免破壞 制程良率。 4、以多層次的氣體噴嘴2連續(xù)噴往已加熱的襯底3進行淀積,代替?zhèn)鹘y(tǒng)的長時間 襯底3原地旋轉(zhuǎn)式的水平沉淀積,成長速度快,因為已經(jīng)可以避免反應腔1頂部掉落的不良 顆粒破壞襯底3表層材料的成長,故而不再需一次又一次進行反應腔1的清潔行程,可連續(xù) 不間斷的生產(chǎn)。 5、襯底3的傳輸進入反應腔2或傳輸出反應腔1,亦以連續(xù)式的或以巻帶傳輸?shù)姆?式進出。 本改良型垂直可連續(xù)式化學汽相淀積裝置的優(yōu)點如下 —、較高質(zhì)量之出產(chǎn)。由于化學汽相淀積(CVD)制程時,混合特氣反應出的物質(zhì)分 子粒子因襯底3高溫而黏附在機板并以晶體結(jié)構(gòu)排列,未反應良好(成長條件不良)的分 子粒子則因重力掉落反應腔1底部不會停留在襯底3上以妨害晶體層的形成,故而會出產(chǎn) 出比較好質(zhì)量的淀積物體。 二、生產(chǎn)速度較快。由于在制程中的各行程是連貫起來的。故而生產(chǎn)速度快。 1、位置在反應腔1前部份是為襯底3升溫的行程。 2、而當襯底3行進至特氣氣體噴嘴2位置時,溫度已升至可做淀積(CVD)的高溫, 正好開始作化學汽相淀積行程, 3、在繼續(xù)加熱的襯底3行經(jīng)氣體噴嘴2,是為繼續(xù)在作化學汽相淀積,繼續(xù)成長淀 積層的厚度。 4、當離開氣體噴嘴2之后,意謂著化學汽相淀積行程已完成,襯底3背后已無加熱 裝置,而代以從襯底3正面及背面的氮氣吹拂,是為襯底3降溫行程。 5、在整個反應腔1里,同時有襯底3在作升溫(Heating Process)行程,有襯底3 在進行化學汽相淀積(CVD Process)行程,也同時有襯底3在進行降溫(Cooling Process) 行程(也 可加入其它如熱處理等行程),整個制程一連貫而且可繼續(xù)生產(chǎn),生產(chǎn)速度是傳統(tǒng) 化學汽相淀積系統(tǒng)的5倍以上。 三、使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變成簡單化。由于整個制程在同一個真空反應腔1里進行,襯底 3以巻帶或卡夾方式傳輸或收集,省去昂貴的機械手臂,及控制軟件,而在真空抽氣方面也 可集中簡化。 四、避免相互污染。由于供應的特種制程氣體為固定種類,不需使用反應腔1清潔 行程所用的氟化氣體,而是在一個期間整批制程完成后以物理的方式作反應腔1的清潔工 作,不用擔憂制程特氣被污染,亦不用擔憂化學汽相淀積生成物質(zhì)被污染。 五、避免本化學汽相淀積(CVD)設備及其它附屬設備快速腐壞。由于反應腔1清潔 行程所注入的氣體大多為氟化氣體(CF4、 NF3、 C2F6等等),利用氟化氣電離后產(chǎn)生的原生態(tài) 氟離子(F—)去腐蝕反應腔內(nèi)衍生的顆粒,大部分原生態(tài)氟離子很快就反應成氫氟酸(HF), 這是一種高腐蝕性酸氣(液),對化學汽相淀積設備(CVD),及其它附屬設備如真空泵浦、尾 氣處理機腐蝕速度快,尤期對人傷害更嚴重(HF俗稱化骨水),不使用反應腔1清潔用氣體 可增長設備使用年限。 六、避免環(huán)境污染。由于反應腔清潔行程所注入的氣體大多為氟化氣體,制程剩余氟化氣體的排放對環(huán)境的妨害巨大,尤其氟化廢氣的排放破壞大氣層之臭氧層就是國際間 交相指責的罪魁禍首,使用本改良設備不排放清潔反應腔的氟化氣,避免氟化氣體對環(huán)境 的污染。
權利要求一種垂直化學汽相淀積裝置,包括一反應腔和與所述反應腔連通的真空泵浦,所述反應腔內(nèi)設有承載基座和至少一個氣體噴嘴,所述承載基座一側(cè)用于固定連接襯底,另一側(cè)設置有加熱元件,其特征在于所述襯底垂直固定于所述承載基座上,所述的氣體噴嘴導出的氣體為水平噴射。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種垂直化學汽相淀積裝置,其特征在于所述承載基座為兩個平行的滾軸。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種垂直化學汽相淀積裝置,其特征在于所述承載基座為一傳送帶。
4. 根據(jù)權利要求1所述的一種垂直化學汽相淀積裝置,其特征在于所述的加熱元件設置于所述反應腔的前段區(qū)域。
5. 根據(jù)權利要求1或4所述的一種垂直化學汽相淀積裝置,其特征在于所述加熱元件為紅外線加熱裝置。
6. 根據(jù)權利要求1所述的一種垂直化學汽相淀積裝置,其特征在于所述反應腔后段區(qū)域設置有氮氣冷卻裝置。
7. 根據(jù)權利要求1所述的一種垂直化學汽相淀積裝置,其特征在于所述氣體噴嘴均勻連續(xù)分布于所述傳送帶的中段。
專利摘要本實用新型涉及一種化學汽相淀積設備,具體涉及一種垂直化學汽相淀積裝置,該裝置包括一反應腔和與所述反應腔連通的真空泵浦,所述反應腔內(nèi)設有承載基座和至少一個氣體噴嘴,所述承載基座一側(cè)用于固定連接襯底,另一側(cè)設置有加熱元件,其特征在于所述襯底垂直固定于所述承載基座上,所述的氣體噴嘴導出的氣體為水平噴射,本實用新型的優(yōu)點是生產(chǎn)良品率高、生產(chǎn)效率高;系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變成簡單化;避免生產(chǎn)過程中的相互污染;生產(chǎn)過程中不須使用氟化氣體,避免污染環(huán)境以及生產(chǎn)設備及其它附屬設備的腐壞,延長了設備使用壽命。
文檔編號C23C16/44GK201501927SQ20092030786
公開日2010年6月9日 申請日期2009年8月12日 優(yōu)先權日2009年8月12日
發(fā)明者陳聰茂 申請人:陳聰茂
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