双工位cvd炉的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种双工位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；其优点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，极大提高了单台设备的生产效率，从而降低了生产成本。
【专利说明】双工位CVD炉
【技术领域】[0001]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。
[0002]
【背景技术】
[0003]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。
[0004]
【发明内容】
[0005]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。
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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。[0009]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，可进一步提闻生广效率。
[0010]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。
[0011]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。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]6、本发明所述双`工位CVD炉还包括真空泵、真空阀、真空管路、真空计，其中真空计分别固定在工艺腔室和辅助工作腔室上并通入腔内，真空管路两端分别与抽真空口及真空泵连接，真空阀安装在真空管路上。真空计是测量及控制工艺腔室或辅助工作腔室内真空度的，当腔内达到工艺要求时，真空计控制真空阀关闭，真空泵便停止工作。
[0015]7、本发明所述双工位CVD炉还包括位置传感器，安装在导轨一端。利用位置传感器可以控制石英舟的位移。
[0016]8、所述工艺腔室材质为石英或不锈钢。
[0017]9、所述装取料门上设置观察窗，观察窗与与装取料门之间密封连接。
[0018]【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本发明所述双工位CVD炉实施例一的结构示意图。
[0020]图2为图1中位置传感器部位的放大视图。
[0021]图中编号说明:
1-工艺腔室；2_密封组件；3_真空插板阀A ；4-右辅助腔室；5_装取料门；6_密封门；7-石英舟；8-支架；9_磁流体；10-驱动电机；11_导轨；12_丝杠；13-真空管路；14_真空泵；15-真空阀；16-加热器；17-位置传感器；18-真空计；19-真空插板阀B ;20_左辅助腔室；21-工艺气柜；22_工艺气体管路。[0022]
【具体实施方式】
[0023]实施例一。
[0024]结合图1对本发明所述双工位CVD炉进行详细说明。
[0025]本实施例所述双工位CVD炉包括:
工艺腔室总成，包括工艺腔室1、密封组件2、工业气体管路24，工艺气柜25，真空管路13，真空阀15，真空泵14，真空计18、加热器16。
[0026]工艺腔室I两端有密封组件2，此密封组件2材料为不锈钢，为中空结构，中空部分设置冷却水水道，用于保护密封圈不受热损坏；密封组件2直径方向设置有充气口和真空抽口，分别连接着内外贯通的工业气体管路22和真空管路13，与外部的工艺气柜21和真空泵14连接。
[0027]加热器16为完整筒状炉体，套在工艺腔室外部。
[0028]辅助工作腔室总成，分为左辅助工作腔室总成和右辅助工作腔室总成，左辅助工作腔室总成和右辅助工作腔室总成以工艺腔室中心横截面所在平面为基准完全镜像。以右辅助工作腔室总成为例，它包括右辅助腔室4、装取料门5、密封门6、石英舟7、支架8、磁流体9、驱动电机10、导轨11、丝杠12、位置传感器17、真空计18，真空管路13、真空阀15、真空泵14。
[0029]右辅助腔室4中设置有带动石英舟7及密封门6移动的支架8，支架8固定在驱动丝杠12和导轨11机构上，由`驱动电机10进行驱动。右辅助腔体4的左端法兰内平面上设置有密封圈，密封门6与该密封圈匹配，当二者结合时为密封状态。导轨11近工艺腔室I的一端还安装有位移传感器17，以控制石英舟7及密封门6的位移。
[0030]右辅助腔室4内部有时是真空状态，因此驱动电机10与丝杠12之间的过渡机构采用通用的磁流体9方式，将磁流体9安装在当右辅助腔室4的端面上，一端与丝杠同轴连接，另一端与驱动电机10同轴连接，通过磁流体9进行腔体内真空和腔体外大气的密封及旋转的传递。
[0031]右辅助腔室4上设置装取料门5。
[0032]工艺腔室I和右辅助工作腔室4 (左辅助腔室20)上均固定有通入腔内的真空计18，真空管路13两端分别与抽真空口及真空泵14连接，真空阀15安装在真空管路13上。
[0033]工艺腔室I与右辅助腔室4之间通过真空插板阀A3密封连接；工艺腔室I和左辅助腔室20之间通过真空插板阀B19密封连接。
[0034]工艺腔室I端部的密封组件2两端均有密封圈，分别与工艺腔室I和真空插板阀A3(真空插板阀B19)进行密封连接；真空插板阀A3与右辅助腔室4端面密封连接，真空插板阀B19与左辅助腔室20端面密封连接，构成了工艺腔室总成和辅助工作腔室总成的合理布局和密封连接。
[0035]进行工作时，通过以下步骤实现:
1、打开真空插板阀A3，(此时另一侧的真空插板阀B19关闭)；
2、驱动电机10，通过丝杠12和导轨11带动支架8移动，同时密封门6及石英舟7与支架8刚性连接，随支架8向左一起移动，直至密封门6和右辅助腔体4的左端法兰内平面紧密压紧，实现密封；同时将石英舟送到了工艺腔室I中的工作区域中；同时由位置传感器27控制驱动电机10停止；
3、工艺腔室I中通过设置在密封组件2中的真空抽口，通过真空泵14、打开真空阀15、通过真空管路13对工艺腔室I内部进行抽真空，真空度达到工艺要求为止，由真空计18测量和控制；
4、通过加热器16对工艺腔室I加热，热辐射方式对工作区域中的石英舟7上的样件进行加热；
5、工艺腔室I中通过设置在密封组件2中的充气口，通过工艺气柜21、工艺气体管路22对工艺腔室I内部进行充工艺气体；
6、经过一段时间的工艺过程，完成样件生长外延膜的工艺，驱动电机10反方向旋转，将石英舟7退出到右辅助腔室4中，由位置传感器17控制驱动电机10停止；
7、关闭真空插板阀A3；
8、时用上述流程进行左辅助腔室20的同样工作流程；
9、在左辅助腔室20实施工艺过程的时间段中，对之前完成工作的右辅助腔室4进行取、放料的工作；
10、开启装取料门5，对石英舟7上的完成生长外延膜的样件取出，然后再重新放入待处理的新样件，关闭装取料门5 ；
11、通过真空泵14、打开真空阀15，对右辅助腔室4进行预抽真空，由真空计18测量和控制；
12、等待下一步的工艺过程。
【权利要求】
1.一种双工位CVD炉，其特征在于它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。
2.根据权利要求1所述双工位CVD炉，其特征在于所述辅助工作腔室上设置有真空抽□。
3.根据权利要求1或2所述双工位CVD炉，其特征在于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。
4.根据权利要求1或2所述双工位CVD炉，其特征在于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。
5.根据权利要求1或2所述双工位CVD炉，其特征在于所述双工位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。
6.根据权利要求3所述双工位CVD炉，其特征在于所述双工位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。
7.根据权利要求2所述双工位CVD炉，其特征在于所述双工位CVD炉还包括真空泵、真空阀、真空管路、真空计，其中真空计分别固定在工艺腔室和辅助工作腔室上并通入腔内，真空管路两端分别与抽真空口及真空泵连接，真空阀安装在真空管路上。
8.根据权利要求3所述双工位CVD炉，其特征在于它还包括位置传感器，安装在导轨一端。
9.根据权利要求1或2所述双工位CVD炉，其特征在于所述工艺腔室材质为石英或不锈钢。
10.根据权利要求1或2所述双工位CVD炉，其特征在于所述装取料门上设置观察窗，观察窗与与装取料门之间密封连接。
【文档编号】C30B25/08GK103498192SQ201310453271
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年9月29日 优先权日:2013年9月29日
【发明者】张海林, 崔慧敏 申请人:青岛赛瑞达电子科技有限公司