[发明专利]双工位CVD炉

说明书

技术领域

本发明涉及一种基片表面外延膜生长的设备，尤其涉及半导体类晶片及金属基片表面外延膜生长的设备。

 

背景技术

对于半导体类晶片金属基片，其表面外延膜生长需要在一定真空度及温度的工艺气体环境下进行。因此需要反复将晶片从外界大气状态送入该环境中，待工艺完成后，再从该环境送出外界。因此，晶片外延膜生长的空间便不可避免的需要在工艺状态和大气状态之间不断切换。产品的制造流程为将基片送入工艺室——工艺室抽真空——生长外延膜——充入气体至大气状态——更换基片，这样在取放料时是无法进行外延膜生长工艺的，从而导致生产效率低、产品成本高。

 

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种高效、可降低生产成本、可用于半导体类晶片及金属材料基片外延膜生长的双工位CVD炉。

本发明所述双工位CVD炉，包括一个工艺腔室和两个辅助工作腔室；其中在长度方向上工艺腔室位于两个辅助工作腔室之间，三者通过真空阀门密封连接；工艺腔室上设置真空抽口和充气口；辅助工作腔室内安装有平移机构；平移机构在近工艺腔室的一端与石英舟固定连接，另一端固定有密封门；该密封门与辅助工作腔室位于近工艺腔室一端的内面相配合；辅助工作腔室上设置装取料门。

工作时，本发明所述双工位CVD炉按照以下步骤循环工作，首先，关闭工艺腔室与一个辅助工作腔室之间的真空阀门，工艺腔室与另一个辅助工作腔室之间的真空阀门为打开状态，平移机构动作，固定在其上的石英舟及密封门随之一起向工艺腔室方向位移，直至密封门与辅助工作腔室端部重合，石英舟也送到了工艺腔室的工作区域中，此时密封门与辅助工作腔室端部完全配合并为密封状态，平移机构停止；通过真空抽口对工艺腔室抽真空制工艺要求，再通过充气口对工艺腔室充入工艺气体，经过一段时间的工艺过程，完成样件生长外延膜工艺，然后平移机构反向动作，石英舟随之退回至辅助工作腔室内，再次关闭该辅助工作腔室与工艺腔室之间的真空阀门，此时使用另一个辅助工作腔室重复上述过程，在上述过程进行的同时对上一批已完成的样件进行取放料工作，即开启装取料门，对石英舟上的样件取出，重新放入待处理的新样件，关闭装取料门，等待进行下一轮工作。

本发明所述双工位CVD炉，其有益效果在于存在两个辅助工作腔室，其中一个与工艺腔室一起进行工艺过程时，另一个可以进行装取料，这样两个工作位的转换可以使工艺腔室连续工作，将装取料等辅助时间有序的安排在另一个辅助工作腔室内并行，极大地提高了单台设备的生产效率，从而降低了生产成本。

为了达到更好的技术效果，本发明所述双工位CVD炉还可以采用以下措施：

1、所述辅助工作腔室上设置有真空抽口。当一个辅助工作腔室与工作腔室共同进行工艺过程时，另一个辅助工作腔室进行样件更换，当更换完毕并关闭装取料门后，可对该辅助工作腔室进行抽真空的辅助工作，从而减少下一个工艺过程中对工作腔室抽真空的时间，可进一步提高生产效率。

2、所述平移机构包括驱动电机、丝杠、丝母、滑块、导轨、支架，其中电机与丝杠连接，丝杠与丝母配合，丝母及滑块均固定在支架上，导轨固定在辅助工艺腔室内，方向与丝杠平行，滑块与导轨滑动配合。石墨舟及密封门的位移由驱动电机驱动，丝杠通过丝母、经导轨导向将电机旋转运动转化为直线位移，正向驱动电机则石墨舟进入工作腔室，密封门与辅助工作腔室端部达到密封状态，反向驱动电机实现石墨舟退出工作腔室，密封门与辅助工作腔室端部为分离状态。

3、所述工艺腔室与真空阀门之间的密封连接方式为密封组件，所述密封组件为不锈钢材质的中空结构，中空处设置冷却水水道，密封组件两端均设置有密封圈，分别与工艺腔室及真空阀门密封连接。冷却水水道的设置可以起到保护密封圈不受热损坏的作用。

4、本发明所述双工位CVD炉还包括加热器，套在工艺腔室外部，可单端或多段控温，可完整筒状炉体或开合式半开炉体。在样件进行外延膜生长时，需要加热器对工艺腔室进行加热，以热辐射的方式对工作区域中石英舟内的样件进行加热。

5、本发明所述双工位CVD炉还包括磁流体，安装在辅助工作腔室远离工作腔室的端面上，其两端分别与驱动电机及丝杠同轴连接。平移机构的驱动电机位于辅助工作腔室外部，当辅助工作腔室内部为真空状态时，通过磁流体进行腔内真空与腔外大气的密封及旋转的传递。