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一種變溫薄膜沉積系統(tǒng)的制作方法

文檔序號:9781264閱讀:437來源:國知局
一種變溫薄膜沉積系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于原子沉積鍍膜領(lǐng)域,更具體地,涉及一種變溫薄膜沉積系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著微納米技術(shù)和半導(dǎo)體集成電路的發(fā)展,薄膜技術(shù)的作用越來越重要。半導(dǎo)體行業(yè)對微型電子元器件的需求越來越高,迫切需要更高精度的、微納米等級的薄膜,而且有時根據(jù)功能的不同還會需要層疊狀的薄膜結(jié)構(gòu)。而傳統(tǒng)的薄膜技術(shù)如化學(xué)氣相沉積和物理氣相沉積很難滿足現(xiàn)在的技術(shù)要求。原子層沉積(ALD)技術(shù)作為一種新興的薄膜技術(shù),在薄膜技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。因其薄膜生長具有自限制性,可以對薄膜的厚度進(jìn)行精確控制,得到薄膜厚度均勻性良好和致密性良好的薄膜,廣泛應(yīng)用微納制造、電子器件領(lǐng)域、催化劑領(lǐng)域、新能源領(lǐng)域、儲能拆料,半導(dǎo)體領(lǐng)域。
[0003]傳統(tǒng)的原子層沉積技術(shù)所要求的工作環(huán)境是真空,反應(yīng)腔內(nèi)通入一種前驅(qū)體在基底表面產(chǎn)生一層化學(xué)吸附,多余的前驅(qū)體和副產(chǎn)物堆積在反應(yīng)腔和基底表面,繼而通入惰性氣體清洗多余前驅(qū)體及副產(chǎn)物;接下來再通入另一種前驅(qū)體與前一種前驅(qū)體化學(xué)吸附的基團(tuán)反應(yīng),通入惰性氣體清洗多余前驅(qū)體及副產(chǎn)物,完成一個原子層沉積循環(huán)過程。每個ALD循環(huán)只在基底生長一層薄膜,可通過控制循環(huán)生長次數(shù)精確控制薄膜厚度。傳統(tǒng)的原子層沉積工藝,一個循環(huán)要完成前驅(qū)體A、惰性氣體清洗、前驅(qū)體B、惰性氣體清洗等四個步驟,這四步在時間是隔離的,導(dǎo)致整個工藝過程耗時較長。此時,一種更高效的原子層沉積技術(shù)一一空間隔離原子層沉積技術(shù)興起??臻g隔離原子層沉積技術(shù)將兩種前驅(qū)體反應(yīng)分別發(fā)生在兩個反應(yīng)腔中,利用基底在反應(yīng)腔之間來回運(yùn)動實現(xiàn),通過惰性氣體隔離兩個反應(yīng)腔?;自谝粋€腔體下進(jìn)行一個原子層沉積半反應(yīng),然后基底運(yùn)動到另一個腔體下的半反應(yīng)區(qū)進(jìn)行另外一個原子層沉積半反應(yīng)。傳統(tǒng)原子層沉積工藝中的清洗步驟在基底運(yùn)動的過程中完成,提高基底的運(yùn)動速度沉積速率加快,大大節(jié)省了時間,提高了沉積效率。
[0004]目前的空間隔離原子層沉積裝置是基底放在加熱器加熱,加熱器和基底一起運(yùn)動。對于反應(yīng)溫度區(qū)域相同的前驅(qū)體,可以利用現(xiàn)有的空間隔離原子層沉積裝置沉積多元物質(zhì)原子層沉積膜。若是沉積多元物質(zhì)薄膜時不同前驅(qū)體的溫度反應(yīng)區(qū)域相差太遠(yuǎn),不能一次性完成薄膜沉積過程,現(xiàn)有的工藝并不能很好實現(xiàn)這種情況下的薄膜沉積。當(dāng)一種成分的薄膜沉積完成后,由于反應(yīng)溫度區(qū)域的不同,若是改變加熱器的溫度以改變基底的溫度,交替沉積不同成分的薄膜時則需要不停的改變加熱器的溫度,操作起來難度大而且費(fèi)時。所以,就需要將基片送到另外一個噴頭下反應(yīng),這樣就避免了不停改變加熱器溫度的困難?;诇囟容^高,手工操作比較危險而且比較危險。同時,空間隔離原子層沉積的工作環(huán)境是常壓開放式,沉積過程需要避免被空氣污染,手工操作實現(xiàn)的難度較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求,本發(fā)明提供了一種變溫薄膜沉積系統(tǒng),其目的在于通過位于系統(tǒng)中央的基片轉(zhuǎn)移裝置,使得基片在多個沉積裝置之間轉(zhuǎn)換,在轉(zhuǎn)換過程中同時完成基片溫度改變,由此解決沉積多元物質(zhì)薄膜時由于腔體轉(zhuǎn)換、沉積溫度該表造成的操作復(fù)雜的技術(shù)問題。
[0006]為實現(xiàn)上述目的,按照本發(fā)明的一個方面,提供了一種變溫薄膜沉積系統(tǒng),包括多個沉積裝置和基片轉(zhuǎn)移裝置,所述多個沉積裝置均勻布設(shè)在基片轉(zhuǎn)移裝置周圍;所述多個沉積裝置具有基片溫度控制機(jī)構(gòu),用于分別維持基片承載臺溫度恒溫;所述基片轉(zhuǎn)移裝置,包括三維移動裝置,所述三維移動裝置的末端設(shè)有保護(hù)氣體噴頭,所述保護(hù)氣體噴頭兩側(cè)設(shè)有抓取裝置,所述抓取裝置用于抓取基片承載臺。
[0007]優(yōu)選地,所述系統(tǒng),其所述三維移動裝置,包括步進(jìn)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)以及升降機(jī)構(gòu),所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)置在步進(jìn)電機(jī)上,升降機(jī)構(gòu)與旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)通過機(jī)械臂相連,所述升降機(jī)構(gòu)即為所述三維移動裝置末端。
[0008]優(yōu)選地,所述系統(tǒng),其所述基片轉(zhuǎn)移裝置還包括加熱冷卻平臺,所述加熱冷卻平臺設(shè)置于所述基片移動裝置下方的中央,用于迅速改變基片溫度。
[0009]優(yōu)選地,所述系統(tǒng),其所述加熱冷卻平臺具有電阻絲加熱器以及通水管路散熱裝置。
[0010]優(yōu)選地,所述系統(tǒng),其所述抓取裝置為真空吸盤或電磁鐵。
[0011]總體而言,通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比,能夠取得下列有益效果:
[0012](I)由于基片轉(zhuǎn)移的整個過程都是控制自動完成的,避免了人工操作,能夠快速的完成基片轉(zhuǎn)移的過程,高效的進(jìn)行薄膜沉積。
[0013](2)本發(fā)明中設(shè)置有惰性氣體噴頭,在基片轉(zhuǎn)移過程中可以有效的建立一個純惰性氣體區(qū)域,包覆著基片隔離外界空氣,有效的避免了薄膜沉積過程中與外界空氣接觸發(fā)生反應(yīng),改變了薄膜的成分結(jié)構(gòu)。
[0014](3)本發(fā)明中設(shè)有冷卻加熱平臺,當(dāng)基片從高溫反應(yīng)區(qū)轉(zhuǎn)移到低溫反應(yīng)區(qū)時,基片需要降溫冷卻。冷卻加熱平臺提供水冷,加快基片的冷卻,同時還有加熱作用,控制基片的溫度冷卻到合適的溫度,進(jìn)一步提高薄膜沉積的反應(yīng)效率。
[0015](4)由于發(fā)明中的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu),基片在轉(zhuǎn)移過程中可以在水平內(nèi)旋轉(zhuǎn),實現(xiàn)行程的可控,可以根據(jù)實際的空間合適的選擇裝置安裝的位置,調(diào)整基片轉(zhuǎn)移的行程。
[0016](5)由于本發(fā)明的組成部件都有很多尺寸可以選擇,因此可以根據(jù)實際需要選擇合適尺寸的部件安裝到本裝置中,兼容性好。
【附圖說明】
[0017]圖1是兩向基片轉(zhuǎn)移的過程示意圖;
[0018]圖2、圖3是兩向基片轉(zhuǎn)移裝置的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0019]圖4是兩向基片轉(zhuǎn)移裝置氮?dú)鈬婎^/真空吸盤的放大圖;
[0020]圖5是多向基片轉(zhuǎn)移的過程示意圖;
[0021 ]圖6、圖7是多向基片轉(zhuǎn)移裝置的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0022]圖8是多向基片轉(zhuǎn)移裝置氮?dú)鈬婎^/電磁鐵的放大圖;
[0023]在所有附圖中,相同的附圖標(biāo)記用來表示相同的元件或結(jié)構(gòu),其中:201為步進(jìn)電機(jī),202為滾珠絲杠,203為工作臺,204為旋轉(zhuǎn)氣缸,即旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu),205為機(jī)械臂,206為伸縮氣缸,即升降機(jī)構(gòu),207為惰性氣體噴頭,208為真空吸附裝置,即抓取裝置,209冷卻加熱平臺,210為支撐框架。
【具體實施方式】
[0024]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白,以下結(jié)合附圖及實施例,對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解,此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明,并不用于限定本發(fā)明。此外,下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0025]本發(fā)明提供的變溫薄膜沉積系統(tǒng),包括多個沉積裝置和基片轉(zhuǎn)移裝置,所述多個沉積裝置均勻布設(shè)在基片轉(zhuǎn)移裝置周圍;所述多個沉積裝置具有基片溫度控制機(jī)構(gòu),用于分別維持基片承載臺溫度恒溫;所述基片轉(zhuǎn)移裝置,包括三維移動裝置以及加熱冷卻平臺。
[0026]所述三維移動裝置的末端設(shè)有保護(hù)氣體噴頭,所述保護(hù)氣體噴頭兩側(cè)設(shè)有抓取裝置,就所述抓取裝置用于抓取基片承載臺。所述三維移動裝置優(yōu)選包括步進(jìn)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)以及升降機(jī)構(gòu),所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)置在步進(jìn)電機(jī)上,升降機(jī)構(gòu)與旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)通過機(jī)械臂相連,所述升降機(jī)構(gòu)即為所述三維移動裝置末端。
[0027]所述加熱冷卻平臺設(shè)置于所述基片移動裝置下方的中央,用于迅速改變基片溫度,優(yōu)選采用水冷和電熱,即所述加熱冷卻平臺具有電阻絲加熱器以及通水管路散熱裝置。
[0028]所述抓取裝置,優(yōu)選為真空吸盤或電磁鐵?;募訜岱绞绞墙佑|式加熱,加熱器通過基片承載臺將以熱傳導(dǎo)的方式加熱基片。為保證基片的受熱均勻,基片與基片承載臺之間、基片承載臺和加熱器之間必須充分接觸,同時由于基片和加熱器側(cè)邊間隙很小,很難采用機(jī)械手從側(cè)邊抓取,所以抓取基片時采用通常的機(jī)械配合的方式抓取是不可行的。
[0029]以下為實施例:
[0030]實施例1
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