一种可翻转产品的卧式热壁CVD涂层镀膜机用石墨夹具的制作方法

本实用新型涉及半导体行业化学气相沉积(cvd)技术领域，特别是一种可翻转产品的卧式热壁cvd涂层镀膜机用石墨夹具。

背景技术：

化学气相沉积(chemicalvapordeposition,简称cvd)是指原料气在产品表面发生化学反应沉积涂层的技术，化学气相沉积技术(cvd)是半导体行业广泛应用的材料生长技术，用于在产品表面生产各种功能性的薄层材料。化学气相沉积包括热壁cvd和冷壁cvd，其中热壁cvd是指化学反应进行的炉腔采用加热器热辐射加热的技术，炉膛和产品的温度同时被加热，相对应的冷壁cvd指的是产品通过线圈直接感应加热，炉膛没有被加热是凉的。其中热壁cvd技术常用来在较大产品比如石墨表面沉积保护性涂层，涂层材料包括sic，tic和ticn，bn等。石墨为多孔性材料，高纯石墨具有高温稳定性和极低的杂质含量，因此在半导体芯片生长中广泛应用。通过高温沉积致密的陶瓷涂层材料可以将石墨表面的孔封闭，能够阻止石墨在使用过程中释放杂质气体，从而避免污染芯片。

在化学气相沉积中均会使用夹具，即在cvd设备炉膛内用来放置产品的货架，可以重复使用，通常采用石墨材质制造。镀在产品表面的薄层材料形成的涂层起保护和增加电学功能的作用，由于比半导体领域用的外延和电极薄膜的厚度大很多，达到几十到几百微米，因此称为涂层作为区分。

热壁cvd技术使用的炉体有卧式和立式放置两种，其中卧式cvd镀膜机是将cvd用的圆筒形炉体水平放置，反应气体沿水平方向通过炉体，结构简单，安装方便，在科研和企事业单位中广泛使用。卧室cvd镀膜机工作时，反应原料气沿水平方向通过炉体，气体浓度沿着行进方向递减，涂层沉积速度沿着气体行进方向同时递减，结果较大尺寸的产品上的涂层前后厚度不均匀。

在热壁化学气相沉积(下简称热壁cvd)沉积涂层的技术里存在两个问题急需解决：

1、反应气体由单一方向通过平行炉体，气体浓度沿着行进方向递减，涂层沉积速度沿着气体行进方向同时递减，结果较大尺寸的产品上的涂层前后厚度不均匀，由于半导体行业对涂层石墨盘上涂层的均匀性要求较高，需要解决产品上涂层前后厚度不均匀的问题。现有的方法将产品倾斜放置，不断调整产品倾斜角度和工艺参数来实现涂层均匀，由于倾斜角度和工艺参数相互影响，这种方法实现难度较大，不能形成统一标准，使用不同的机器后需要重新调整，费时费力。

2、炉腔和夹具用的石墨部件在cvd设备里重复使用，表面的涂层厚度达到毫米量级，涂层崩膜掉落的炉渣会落到产品上，在继续cvd的过程中粘在产品上，污染产品。传统的解决方法是通过频繁更换夹具和炉膛部件，虽然可以减少炉渣对产品的污染，但是更换费用高，难以控制成本。

因此需要设计新的夹具方案，再利用热壁cvd技术在石墨表面沉积涂层，做成涂层石墨产品供半导体行业使用，以解决以上两个问题。

技术实现要素：

为了克服现有技术存在的上述问题，本实用新型提供一种可翻转产品的卧式热壁cvd涂层镀膜机用石墨夹具，解决了产品两侧、中心涂层厚度不均匀的问题，使用了可翻转产品的卧式热壁cvd涂层镀膜机用石墨夹具，炉膛掉渣不会粘在样品上，解决了炉渣污染样品和频繁更换治具导致的高成本问题。

具体功能详细说明如下：

为了实现上述目的，本实用新型通过如下的技术方案来实现：一种可翻转产品的卧式热壁cvd涂层镀膜机用石墨夹具，包括：第一圆环(1)，第二圆环(2)，翻转杆(3)，旋转杆(6)，固定螺丝(7)，第一旋转电机(8)，步进电机(9)，第二旋转电机(10)，升降电机(11)；样品(12)为圆盘形，固定在所述石墨夹具上，所述第二圆环(2)置于所述第一圆环(1)内部并且相互垂直，所述第一圆环(1)和所述第二圆环(2)部分固定连接在一起，所述翻转杆(3)与所述第一圆环(1)和所述第二圆环(2)上的圆形通孔适配连接，所述旋转杆(6)与所述第一圆环(1)适配连接，所述第一旋转电机(8)与所述步进电机(9)均与所述翻转杆(3)连接，所述第二旋转电机(10)和所述升降电机(11)与所述旋转杆(6)连接，所述升降电机(11)控制所述旋转杆(6)的上下伸缩，可以实现所述旋转杆(6)与夹具的连接和断开，所述第二旋转电机(10)带动所述旋转杆(6)自转。

优选的，所述第一圆环(1)的直径大于所述第二圆环(2)的直径。

优选的，所述第一圆环(1)和所述第二圆环(2)的左侧通过螺丝外丝(4)和螺帽(5)固定，所述第一圆环(1)和所述第二圆环(2)的右侧相互接触形成接触部。

优选的，所述接触部位置处在所述第一圆环(1)和所述第二圆环(2)上各有一个同样大的方形通孔。

优选的，所述翻转杆(3)头部为方形。

优选的，所述第一圆环(1)的上、下部各有一个卡口，所述旋转杆(6)的头部与所述卡口适配连接，从所述卡口伸入所述夹具内支撑整个夹具。

优选的，所述步进电机(9)控制所述翻转杆(3)的方形头部与所述第一圆环(1)和所述第二圆环(2)上通孔的连接和断开，所述第一旋转电机(8)带动所述翻转杆(3)自转。

优选的，所述第二圆环(2)内部均匀分布有4个卡口，采用固定螺丝将所述圆盘形产品或样品(12)固定在所述第二圆环(2)上。

本实用新型的有益效果：与现有技术相比，采用两套独立的电机使圆盘形产品交替实现旋转和翻滚的功能，旋转功能使圆形产品的前后涂层厚度相同，翻滚功能使炉膛掉渣不会粘在样品上，解决了炉渣污染样品和频繁更换治具导致的高成本问题。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。本发明的目标及特征考虑到如下结合附图的描述将更加明显，附图中：

附图1为根据本实用新型实施例的可翻转产品的卧式热壁cvd涂层镀膜机用石墨夹具结构主示意图。

附图2为根据本实用新型实施例的可翻转产品的卧式热壁cvd涂层镀膜机用石墨夹具旋转杆与翻转杆结构主示意图；

附图3为根据本实用新型实施例的可翻转产品的卧式热壁cvd涂层镀膜机用石墨夹具结构俯视图；

附图4为根据本实用新型实施例的可翻转产品的卧式热壁cvd涂层镀膜机用石墨夹具结构立体示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明，但并不用来限制本发明的保护范围。

参见图1-4，一种可翻转产品的卧式热壁cvd涂层镀膜机用石墨夹具，包括：第一圆环1，第二圆环2，翻转杆3，旋转杆6，固定螺丝7，第一旋转电机8，步进电机9，第二旋转电机10，升降电机11；样品12为圆盘形，固定在石墨夹具上，第二圆环2置于第一圆环1内部并且相互垂直，第一圆环1和第二圆环2部分固定连接在一起，翻转杆3与第一圆环1和第二圆环2上的圆形通孔适配连接，旋转杆6与第一圆环1适配连接，第一旋转电机8与步进电机9均与翻转杆3连接，第二旋转电机10和升降电机11与旋转杆6连接，升降电机11控制旋转杆6的上下伸缩，可以实现旋转杆6与夹具的连接和断开，第二旋转电机10带动旋转杆6自转。第一圆环1的直径大于第二圆环2的直径。第一圆环1和第二圆环2的左侧通过螺丝外丝4和螺帽5固定，第一圆环1和第二圆环2的右侧相互接触形成接触部，接触部位置处在第一圆环1和第二圆环2上各有一个同样大的方形通孔。本实施例中，翻转杆3头部为方形。第一圆环1的上、下部各有一个卡口，旋转杆6的头部与卡口适配连接，从卡口伸入夹具内支撑整个夹具。步进电机9控制翻转杆3的方形头部与第一圆环1和第二圆环2上通孔的连接和断开，第一旋转电机8带动翻转杆3自转。第二圆环2内部均匀分布有4个卡口，采用固定螺丝将圆盘形产品或样品12固定在第二圆环2上。

本实施例的夹具除了第一旋转电机8，步进电机9，第二旋转电机10，升降电机11外均采用石墨材料制作。

工作模式：将产品通过固定螺丝固定在第二圆环2内部。旋转杆6向上伸出支撑到夹具，翻转杆3与第一圆环1和第二圆环2为断开状态。第二旋转电机10带动旋转杆6自转，进而带动整个夹具水平旋转。旋转一定时间后，将两个圆环1和2上的通孔部位转到右边，翻转杆3在步进电机9带动下，方形头部与通孔连接，旋转杆6在升降电机11带动下与夹具断开连接。夹具由翻转杆3固定，在旋转电机1带动下翻转杆3自转，进而带动夹具上下翻转。整个工艺过程中，产品依次进行水平旋转和上下翻转，旋转和翻转持续时间为10-30分钟。水平旋转保证表面膜厚均匀，上下翻转保证掉在产品表面的炉渣在翻转过程中会掉落。

本实施例采用两套独立的电机使圆盘形产品交替实现旋转和翻滚的功能，旋转功能使圆形产品的前后涂层厚度相同，翻滚功能使炉膛掉渣不会粘在样品上，解决了炉渣污染样品和频繁更换治具导致的高成本问题。

以上对本实用新型实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时本领域的一般技术人员，根据本实用新型的实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。