一种变温薄膜沉积系统技术方案

本发明专利技术公开了一种变温薄膜沉积系统，包括多个沉积装置和基片转移装置，所述多个沉积装置均匀布设在基片转移装置周围；所述多个沉积装置具有基片温度控制机构，用于分别维持基片承载台温度恒温；所述基片转移装置，包括三维移动装置，所述三维移动装置的末端设有保护气体喷头，所述保护气体喷头两侧设有抓取装置，所述抓取装置用于抓取基片承载台。本发明专利技术提供的变温薄膜沉积系统能高效高质量的沉积多元物质沉积膜。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于原子沉积镀膜领域，更具体地，涉及一种变温薄膜沉积系统。
技术介绍
随着微纳米技术和半导体集成电路的发展，薄膜技术的作用越来越重要。半导体行业对微型电子元器件的需求越来越高，迫切需要更高精度的、微纳米等级的薄膜，而且有时根据功能的不同还会需要层叠状的薄膜结构。而传统的薄膜技术如化学气相沉积和物理气相沉积很难满足现在的技术要求。原子层沉积(ALD)技术作为一种新兴的薄膜技术，在薄膜
发挥着越来越重要的作用。因其薄膜生长具有自限制性，可以对薄膜的厚度进行精确控制，得到薄膜厚度均匀性良好和致密性良好的薄膜，广泛应用微纳制造、电子器件领域、催化剂领域、新能源领域、储能拆料，半导体领域。传统的原子层沉积技术所要求的工作环境是真空，反应腔内通入一种前驱体在基底表面产生一层化学吸附，多余的前驱体和副产物堆积在反应腔和基底表面，继而通入惰性气体清洗多余前驱体及副产物;接下来再通入另一种前驱体与前一种前驱体化学吸附的基团反应，通入惰性气体清洗多余前驱体及副产物，完成一个原子层沉积循环过程。每个ALD循环只在基底生长一层薄膜，可通过控制循环生长次数精确控制薄膜厚度。传统的原子层沉积工艺，一个循环要完成前驱体A、惰性气体清洗、前驱体B、惰性气体清洗等四个步骤，这四步在时间是隔离的，导致整个工艺过程耗时较长。此时，一种更高效的原子层沉积技术一一空间隔离原子层沉积技术兴起。空间隔离原子层沉积技术将两种前驱体反应分别发生在两个反应腔中，利用基底在反应腔之间来回运动实现，通过惰性气体隔离两个反应腔。基底在一个腔体下进行一个原子层沉积半反应，然后基底运动到另一个腔体下的半反应区进行另外一个原子层沉积半反应。传统原子层沉积工艺中的清洗步骤在基底运动的过程中完成，提高基底的运动速度沉积速率加快，大大节省了时间，提高了沉积效率。目前的空间隔离原子层沉积装置是基底放在加热器加热，加热器和基底一起运动。对于反应温度区域相同的前驱体，可以利用现有的空间隔离原子层沉积装置沉积多元物质原子层沉积膜。若是沉积多元物质薄膜时不同前驱体的温度反应区域相差太远，不能一次性完成薄膜沉积过程，现有的工艺并不能很好实现这种情况下的薄膜沉积。当一种成分的薄膜沉积完成后，由于反应温度区域的不同，若是改变加热器的温度以改变基底的温度，交替沉积不同成分的薄膜时则需要不停的改变加热器的温度，操作起来难度大而且费时。所以，就需要将基片送到另外一个喷头下反应，这样就避免了不停改变加热器温度的困难。基底温度较高，手工操作比较危险而且比较危险。同时，空间隔离原子层沉积的工作环境是常压开放式，沉积过程需要避免被空气污染，手工操作实现的难度较大。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种变温薄膜沉积系统，其目的在于通过位于系统中央的基片转移装置，使得基片在多个沉积装置之间转换，在转换过程中同时完成基片温度改变，由此解决沉积多元物质薄膜时由于腔体转换、沉积温度该表造成的操作复杂的技术问题。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种变温薄膜沉积系统，包括多个沉积装置和基片转移装置，所述多个沉积装置均匀布设在基片转移装置周围；所述多个沉积装置具有基片温度控制机构，用于分别维持基片承载台温度恒温;所述基片转移装置，包括三维移动装置，所述三维移动装置的末端设有保护气体喷头，所述保护气体喷头两侧设有抓取装置，所述抓取装置用于抓取基片承载台。优选地，所述系统，其所述三维移动装置，包括步进电机、旋转机构以及升降机构，所述旋转机构设置在步进电机上，升降机构与旋转机构通过机械臂相连，所述升降机构即为所述三维移动装置末端。优选地，所述系统，其所述基片转移装置还包括加热冷却平台，所述加热冷却平台设置于所述基片移动装置下方的中央，用于迅速改变基片温度。优选地，所述系统，其所述加热冷却平台具有电阻丝加热器以及通水管路散热装置。优选地，所述系统，其所述抓取装置为真空吸盘或电磁铁。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果:(I)由于基片转移的整个过程都是控制自动完成的，避免了人工操作，能够快速的完成基片转移的过程，高效的进行薄膜沉积。(2)本专利技术中设置有惰性气体喷头，在基片转移过程中可以有效的建立一个纯惰性气体区域，包覆着基片隔离外界空气，有效的避免了薄膜沉积过程中与外界空气接触发生反应，改变了薄膜的成分结构。(3)本专利技术中设有冷却加热平台，当基片从高温反应区转移到低温反应区时，基片需要降温冷却。冷却加热平台提供水冷，加快基片的冷却，同时还有加热作用，控制基片的温度冷却到合适的温度，进一步提高薄膜沉积的反应效率。(4)由于专利技术中的旋转机构，基片在转移过程中可以在水平内旋转，实现行程的可控，可以根据实际的空间合适的选择装置安装的位置，调整基片转移的行程。(5)由于本专利技术的组成部件都有很多尺寸可以选择，因此可以根据实际需要选择合适尺寸的部件安装到本装置中，兼容性好。【附图说明】图1是两向基片转移的过程示意图；图2、图3是两向基片转移装置的结构示意图；图4是两向基片转移装置氮气喷头/真空吸盘的放大图；图5是多向基片转移的过程示意图；图6、图7是多向基片转移装置的结构示意图；图8是多向基片转移装置氮气喷头/电磁铁的放大图；在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中:201为步进电机，202为滚珠丝杠，203为工作台，204为旋转气缸，即旋转机构，205为机械臂，206为伸缩气缸，即升降机构，207为惰性气体喷头，208为真空吸附装置，即抓取装置，209冷却加热平台，210为支撑框架。【具体实施方式】为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。本专利技术提供的变温薄膜沉积系统，包括多个沉积装置和基片转移装置，所述多个沉积装置均匀布设在基片转移装置周围；所述多个沉积装置具有基片温度控制机构，用于分别维持基片承载台温度恒温;所述基片转移装置，包括三维移动装置以及加热冷却平台。所述三维移动装置的末端设有保护气体喷头，所述保护气体喷头两侧设有抓取装置，就所述抓取装置用于抓取基片承载台。所述三维移动装置优选包括步进电机、旋转机构以及升降机构，所述旋转机构设置在步进电机上，升降机构与旋转机构通过机械臂相连，所述升降机构即为所述三维移动装置末端。所述加热冷却平台设置于所述基片移动装置下方的中央，用于迅速改变基片温度，优选采用水冷和电热，即所述加热冷却平台具有电阻丝加热器以及通水管路散热装置。所述抓取装置，优选为真空吸盘或电磁铁。基片的加热方式是接触式加热，加热器通过基片承载台将以热传导的方式加热基片。为保证基片的受热均匀，基片与基片承载台之间、基片承载台和加热器之间必须充分接触，同时由于基片和加热器侧边间隙很小，很难采用机械手从侧边抓取，所以抓取基片时采用通常的机械配合的方式抓取是不可行的。以下为实施例:实施例1...

【技术保护点】
一种变温薄膜沉积系统，其特征在于，包括多个沉积装置和基片转移装置，所述多个沉积装置均匀布设在基片转移装置周围；所述多个沉积装置具有基片温度控制机构，用于分别维持基片承载台温度恒温；所述基片转移装置，包括三维移动装置，所述三维移动装置的末端设有保护气体喷头，所述保护气体喷头两侧设有抓取装置，所述抓取装置用于抓取基片承载台。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈蓉，王晓雷，林骥龙，何文杰，马玉春，但威，单斌，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42