本發(fā)明涉及化學(xué)氣相沉積設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種旋轉(zhuǎn)噴淋頭系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)晶圓載臺(tái)系統(tǒng)及化學(xué)氣相沉積方法。

背景技術(shù)：

1、化學(xué)氣相沉積(cvd)是一種常用的薄膜沉積技術(shù)，通過在高溫下將反應(yīng)氣體分解或發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成固態(tài)材料并沉積在基底表面。cvd技術(shù)被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體制造、光電子器件、功能涂層和納米材料等領(lǐng)域?，F(xiàn)有的cvd裝置在進(jìn)行反應(yīng)氣體分配時(shí)，往往面臨氣體流速不均、沉積厚度不均勻以及工藝控制難度大的問題，影響了薄膜的品質(zhì)和性能。

2、在常規(guī)的cvd裝置中，噴淋頭與晶圓載臺(tái)通常靜止或簡(jiǎn)單旋轉(zhuǎn)，氣體流動(dòng)的穩(wěn)定性和均勻性較差，導(dǎo)致沉積過程中晶圓表面易出現(xiàn)厚度不均、缺陷多的問題。這不僅影響材料的整體性能，還會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)過程中的良品率下降。此外，現(xiàn)有技術(shù)中的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在驅(qū)動(dòng)和控制精度上存在不足，難以實(shí)現(xiàn)噴淋頭和晶圓載臺(tái)的精準(zhǔn)、同步的反向旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致沉積過程中的控制復(fù)雜度增加。

3、需要說明的是，上述背景技術(shù)部分公開的信息僅用于加強(qiáng)對(duì)本發(fā)明的背景的理解，因此可以包括不構(gòu)成對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種旋轉(zhuǎn)噴淋頭系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)晶圓載臺(tái)系統(tǒng)及化學(xué)氣相沉積方法，以實(shí)現(xiàn)反應(yīng)氣體在基底表面的均勻分布和薄膜均勻沉積。

2、本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)方面提供一種旋轉(zhuǎn)噴淋頭系統(tǒng)，用于化學(xué)氣相沉積裝置，旋轉(zhuǎn)噴淋頭系統(tǒng)包括：

3、噴淋頭，用于分配反應(yīng)氣體；

4、支撐與定位模塊，與噴淋頭連接，用于支撐噴淋頭；

5、第一傳動(dòng)模塊，包括第一旋轉(zhuǎn)軸、第一聯(lián)軸器和齒輪組，第一旋轉(zhuǎn)軸通過齒輪組與支撐與定位模塊連接，用于將動(dòng)力傳送至噴淋頭；

6、第一驅(qū)動(dòng)模塊，第一驅(qū)動(dòng)模塊通過第一聯(lián)軸器同第一旋轉(zhuǎn)軸連接，用于驅(qū)動(dòng)噴淋頭旋轉(zhuǎn)；

7、第一控制模塊，與第一驅(qū)動(dòng)模塊電連接，用于控制噴淋頭的運(yùn)行參數(shù)。

8、在一些實(shí)施例中，支撐與定位模塊還包括第一傾斜調(diào)節(jié)單元，用于調(diào)整噴淋頭的傾斜角度在0°至15°范圍內(nèi)變化。

9、在一些實(shí)施例中，第一控制模塊還包括第一反饋與傳感單元，用于實(shí)時(shí)測(cè)量噴淋頭的運(yùn)行參數(shù)，第一控制模塊根據(jù)第一反饋與傳感單元測(cè)量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)調(diào)整第一驅(qū)動(dòng)模塊和第一傾斜調(diào)節(jié)單元的運(yùn)行參數(shù)，以控制支撐與定位模塊的運(yùn)行參數(shù)。

10、在一些實(shí)施例中，支撐與定位模塊包括：

11、軸承單元，設(shè)置在第一旋轉(zhuǎn)軸的兩端或中間，與第一旋轉(zhuǎn)軸和噴淋頭連接；

12、支撐架與固定座，與軸承單元固定安裝，為軸承單元和第一旋轉(zhuǎn)軸提供支持。

13、本發(fā)明實(shí)施例的另一個(gè)方面提供一種旋轉(zhuǎn)晶圓載臺(tái)系統(tǒng)，用于化學(xué)氣相沉積裝置，旋轉(zhuǎn)晶圓載臺(tái)系統(tǒng)包括：

14、晶圓載臺(tái)，用于承載晶圓片；

15、流體支撐與旋轉(zhuǎn)模塊，包括與晶圓載臺(tái)連接的靜壓軸承，用于承載晶圓載臺(tái)；

16、第二傳動(dòng)模塊，包括第二旋轉(zhuǎn)軸和第二聯(lián)軸器，第二旋轉(zhuǎn)軸與靜壓軸承連接，用于將動(dòng)力傳送至晶圓載臺(tái)；

17、第二驅(qū)動(dòng)模塊，第二驅(qū)動(dòng)模塊通過第二聯(lián)軸器同第二旋轉(zhuǎn)軸連接，用于驅(qū)動(dòng)晶圓載臺(tái)旋轉(zhuǎn)；

18、第二控制模塊，第二控制模塊與流體支撐與旋轉(zhuǎn)模塊電連接，以調(diào)節(jié)流體供應(yīng)的壓力和流量，第二控制模塊與第二驅(qū)動(dòng)模塊電連接，用于控制晶圓載臺(tái)的運(yùn)行參數(shù)。

19、在一些實(shí)施例中，流體支撐與旋轉(zhuǎn)模塊還包括第二傾斜調(diào)節(jié)單元，用于調(diào)整靜壓軸承的支撐角度，進(jìn)而控制晶圓載臺(tái)的傾斜角度在0°至10°范圍內(nèi)變化。

20、在一些實(shí)施例中，第二控制模塊還包括第二反饋與傳感單元，用于實(shí)時(shí)測(cè)量晶圓載臺(tái)的運(yùn)行參數(shù)，第二控制模塊根據(jù)第二反饋與傳感單元測(cè)量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)調(diào)整第二驅(qū)動(dòng)模塊和第二傾斜調(diào)節(jié)單元的運(yùn)行參數(shù)，以控制支撐與定位模塊的運(yùn)行參數(shù)。

21、本發(fā)明實(shí)施例的又一個(gè)方面提供一種化學(xué)氣相沉積方法，使用如上述任一項(xiàng)實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)噴淋頭系統(tǒng)和如上述任一項(xiàng)實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)晶圓載臺(tái)系統(tǒng)，包括如下步驟：

22、第一驅(qū)動(dòng)模塊通過第一傳動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)噴淋頭沿第一方向旋轉(zhuǎn)，第二驅(qū)動(dòng)模塊通過第二傳動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)晶圓載臺(tái)沿第二方向旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)噴淋頭與晶圓載臺(tái)的相向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；

23、通過第一控制模塊控制噴淋頭的運(yùn)行參數(shù)，通過第二控制模塊控制晶圓載臺(tái)的運(yùn)行參數(shù)；

24、在噴淋頭和晶圓載臺(tái)的相向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)完成一個(gè)周期后，噴淋頭受第一控制模塊控制、晶圓載臺(tái)受第二控制模塊控制調(diào)轉(zhuǎn)各自旋轉(zhuǎn)方向后，繼續(xù)相向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，如此往復(fù)；

25、噴淋頭和晶圓載臺(tái)處于設(shè)定位置時(shí)，將反應(yīng)氣體通過噴淋頭分配至晶圓載臺(tái)上，進(jìn)行化學(xué)氣相沉積。

26、在一些實(shí)施例中，第一控制模塊還用于控制噴淋頭的旋轉(zhuǎn)速度為1至5轉(zhuǎn)每分鐘，第二控制模塊還用于控制晶圓載臺(tái)的旋轉(zhuǎn)速度為1至5轉(zhuǎn)每分鐘。

27、在一些實(shí)施例中，噴淋頭的旋轉(zhuǎn)速度與晶圓載臺(tái)的旋轉(zhuǎn)速度同步變化。

28、本發(fā)明所提供的旋轉(zhuǎn)噴淋頭系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)晶圓載臺(tái)系統(tǒng)及化學(xué)氣相沉積方法具有如下優(yōu)點(diǎn)：

29、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)噴淋頭系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)晶圓載臺(tái)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了噴淋頭的穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)和精確控制，避免了傳統(tǒng)裝置中氣體分布受限的問題。兩者的相向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)能夠顯著改善反應(yīng)氣體的流動(dòng)路徑，使得氣體在晶圓表面均勻分布，從而提升了沉積的均勻性和薄膜質(zhì)量。此外，通過控制噴淋頭和晶圓載臺(tái)在一個(gè)周期內(nèi)的相對(duì)旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)氣體的均勻沉積，即使在復(fù)雜的沉積條件下，也能保持穩(wěn)定的工藝效果。

技術(shù)特征：

1.一種旋轉(zhuǎn)噴淋頭系統(tǒng)，用于化學(xué)氣相沉積裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)噴淋頭系統(tǒng)包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)噴淋頭系統(tǒng)，其特征在于，所述支撐與定位模塊還包括第一傾斜調(diào)節(jié)單元，用于調(diào)整所述噴淋頭的傾斜角度在0°至15°范圍內(nèi)變化。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)噴淋頭系統(tǒng)，其特征在于，所述第一控制模塊還包括第一反饋與傳感單元，用于實(shí)時(shí)測(cè)量所述噴淋頭的運(yùn)行參數(shù)，所述第一控制模塊根據(jù)所述第一反饋與傳感單元測(cè)量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)調(diào)整所述第一驅(qū)動(dòng)模塊和所述第一傾斜調(diào)節(jié)單元的運(yùn)行參數(shù)，以控制所述支撐與定位模塊的運(yùn)行參數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)噴淋頭系統(tǒng)，其特征在于，所述支撐與定位模塊包括：

5.一種旋轉(zhuǎn)晶圓載臺(tái)系統(tǒng)，用于化學(xué)氣相沉積裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)晶圓載臺(tái)系統(tǒng)包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的旋轉(zhuǎn)晶圓載臺(tái)系統(tǒng)，其特征在于，所述流體支撐與旋轉(zhuǎn)模塊還包括第二傾斜調(diào)節(jié)單元，用于調(diào)整所述靜壓軸承的支撐角度，進(jìn)而控制所述晶圓載臺(tái)的傾斜角度在0°至10°范圍內(nèi)變化。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的旋轉(zhuǎn)晶圓載臺(tái)系統(tǒng)，其特征在于，所述第二控制模塊還包括第二反饋與傳感單元，用于實(shí)時(shí)測(cè)量所述晶圓載臺(tái)的運(yùn)行參數(shù)，所述第二控制模塊根據(jù)所述第二反饋與傳感單元測(cè)量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)調(diào)整所述第二驅(qū)動(dòng)模塊和所述第二傾斜調(diào)節(jié)單元的運(yùn)行參數(shù)，以控制所述支撐與定位模塊的運(yùn)行參數(shù)。

8.一種化學(xué)氣相沉積方法，其特征在于，使用如權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)噴淋頭系統(tǒng)和如權(quán)利要求5至7任一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)晶圓載臺(tái)系統(tǒng)，包括如下步驟：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的化學(xué)氣相沉積方法，其特征在于，所述第一控制模塊還用于控制所述噴淋頭的旋轉(zhuǎn)速度為1至5轉(zhuǎn)每分鐘，所述第二控制模塊還用于控制所述晶圓載臺(tái)的旋轉(zhuǎn)速度為1至5轉(zhuǎn)每分鐘。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的化學(xué)氣相沉積方法，其特征在于，所述噴淋頭的旋轉(zhuǎn)速度與所述晶圓載臺(tái)的旋轉(zhuǎn)速度同步變化。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種旋轉(zhuǎn)噴淋頭系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)晶圓載臺(tái)系統(tǒng)及化學(xué)氣相沉積方法，該旋轉(zhuǎn)噴淋頭系統(tǒng)包括：噴淋頭，用于分配反應(yīng)氣體；支撐與定位模塊，與噴淋頭連接，用于支撐噴淋頭并保持其穩(wěn)定；第一傳動(dòng)模塊，包括第一旋轉(zhuǎn)軸、第一聯(lián)軸器和齒輪組，第一旋轉(zhuǎn)軸通過齒輪組同支撐與定位模塊連接；第一驅(qū)動(dòng)模塊，第一驅(qū)動(dòng)模塊通過第一聯(lián)軸器同第一旋轉(zhuǎn)軸連接；第一控制模塊，與第一驅(qū)動(dòng)模塊電連接。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了噴淋頭的穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)和精確控制，避免了傳統(tǒng)裝置中氣體分布受限的問題，噴淋頭和晶圓載臺(tái)的相向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)能夠顯著改善反應(yīng)氣體的流動(dòng)路徑，使得氣體在晶圓表面均勻分布，從而提升了沉積的均勻性和薄膜質(zhì)量。

技術(shù)研發(fā)人員：劉聰,儲(chǔ)郁冬
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海積塔半導(dǎo)體有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10