本發(fā)明涉及氣相沉積設(shè)備，具體為一種氣相沉積設(shè)備使用的主軸升降旋轉(zhuǎn)裝置及使用方法。

背景技術(shù)：

1、在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，氣相沉積技術(shù)是一種至關(guān)重要的工藝手段，它通過在化學(xué)氣相沉積爐引入特定的原料氣體，比如甲基三氯硅烷和氫氣氬氣的混合氣體，使其在晶圓襯底表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或物理吸附，從而形成所需的薄膜材料，然而，在氣相沉積過程中，氣體流動與分布的問題一直是影響沉積質(zhì)量和效率的關(guān)鍵因素之一。

2、傳統(tǒng)氣相沉積設(shè)備中的主軸升降旋轉(zhuǎn)裝置，盡管能夠?qū)崿F(xiàn)晶圓襯底的旋轉(zhuǎn)和升降，但其運動狀態(tài)對反應(yīng)室內(nèi)的氣體流動模式產(chǎn)生了顯著且復(fù)雜的影響，氣體流動在氣相沉積過程中起著決定性的作用，它負責(zé)將原料氣體從供氣系統(tǒng)輸送到化學(xué)氣相沉積爐內(nèi)，并確保這些氣體能夠均勻、高效地擴散到晶圓襯底表面，然而，當(dāng)主軸升降旋轉(zhuǎn)裝置處于運動狀態(tài)時，它可能會引發(fā)一系列復(fù)雜的氣體流動現(xiàn)象，如渦流和湍流，這些現(xiàn)象會嚴(yán)重干擾原料氣體的正常輸送和擴散過程，導(dǎo)致氣體在反應(yīng)室內(nèi)的分布出現(xiàn)顯著的偏差，渦流和湍流的形成主要是由于主軸升降旋轉(zhuǎn)裝置的運動產(chǎn)生的剪切力和離心力，這些力會改變氣體的流動方向，使其產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)和湍動，渦流和湍流的存在不僅會降低原料氣體的輸送效率，還會增加氣體之間的混合程度，從而改變反應(yīng)室內(nèi)的氣體成分和濃度分布，此外，如果主軸升降旋轉(zhuǎn)裝置的設(shè)計和運動控制不合理，還可能進一步加劇氣體流動的不均勻性，例如，如果主軸的旋轉(zhuǎn)速度過快或升降速度不穩(wěn)定，都會引發(fā)更強烈的渦流和湍流現(xiàn)象，這些現(xiàn)象會進一步干擾原料氣體的輸送和擴散過程，導(dǎo)致氣體在反應(yīng)室內(nèi)的分布更加不均勻，氣體流動的不均勻性對沉積質(zhì)量和效率產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響，首先，它會導(dǎo)致原料氣體在晶圓襯底表面的分布不均，從而影響沉積速率的均勻性，其次，氣體流動的不均勻性還會引發(fā)一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)和物理過程，如局部過熱、局部反應(yīng)速率過快等，這些都會進一步影響薄膜的質(zhì)量和性能；

3、因此，基于上述檢索以及結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)，提出一種氣相沉積設(shè)備使用的主軸升降旋轉(zhuǎn)裝置及使用方法，以解決上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種氣相沉積設(shè)備使用的主軸升降旋轉(zhuǎn)裝置及使用方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種氣相沉積設(shè)備使用的主軸升降旋轉(zhuǎn)裝置，包括，支架，所述支架的頂面固定安裝有化學(xué)氣相沉積爐，所述化學(xué)氣相沉積爐的前側(cè)壁通過連接件安裝有爐門，還包括：升降旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，升降旋轉(zhuǎn)機構(gòu)設(shè)置在爐門的內(nèi)部，升降旋轉(zhuǎn)機構(gòu)包括：底座，所述底座的頂面開設(shè)有安裝槽，所述安裝槽的內(nèi)部固定安裝有伺服電機，所述底座的頂面轉(zhuǎn)動連接有主軸本體；

4、檢測組件，檢測組件設(shè)置在底座上，檢測組件包括：l型塊，所述l型塊固定安裝在底座的底面上，所述l型塊的側(cè)壁開設(shè)有移動槽，所述移動槽的內(nèi)壁轉(zhuǎn)動連接有往復(fù)絲桿，所述往復(fù)絲桿與主軸本體的外表面均固定安裝有聯(lián)軸器，兩個所述聯(lián)軸器之間設(shè)置有傳動帶，所述往復(fù)絲桿的外表面螺紋連接有移動塊，所述移動塊在移動槽中滑動；

5、放置組件，放置組件設(shè)置在主軸本體上，放置組件設(shè)置有三組，且用于放置晶圓襯底。

6、優(yōu)選的，放置組件包括：圓柱，所述圓柱設(shè)置在主軸本體的外表面上，所述圓柱的底面開設(shè)有多邊形槽，所述多邊形槽與主軸本體規(guī)格相同，所述圓柱的底面開設(shè)有多個限位孔，所述圓柱的頂面開設(shè)有多個限位柱，所述圓柱的外表面固定安裝有外延基座，所述外延基座的頂面開設(shè)有多個固定槽。

7、優(yōu)選的，檢測組件還包括：保護殼二，所述保護殼二固定安裝在移動塊的側(cè)壁上，所述保護殼二的內(nèi)部分別固定安裝有電化學(xué)傳感器、電阻型半導(dǎo)體傳感器與熱導(dǎo)式氣體傳感器，所述電化學(xué)傳感器、電阻型半導(dǎo)體傳感器與熱導(dǎo)式氣體傳感器的感應(yīng)端貫穿保護殼二的內(nèi)壁延伸至保護殼二外部，檢測組件還包括牽引件。

8、優(yōu)選的，牽引件包括：圓形磁鐵，所述圓形磁鐵套接在主軸本體的外表面上，所述圓形磁鐵的頂面固定安裝有三個牽引板，三個所述牽引板的側(cè)壁均開設(shè)有多個通風(fēng)口，三個所述牽引板的側(cè)壁均固定安裝有保護殼三，三個所述保護殼三的內(nèi)部均固定安裝有抽風(fēng)機，三個所述保護殼三的側(cè)壁均設(shè)置有連接管。

9、優(yōu)選的，牽引件還包括：三個環(huán)形管，三個所述環(huán)形管均通過多個連接桿分別安裝在三個圓柱的外壁上，三個所述環(huán)形管的底面均開設(shè)有多個通孔，三個連接管的另一端分別與三個環(huán)形管連接。

10、優(yōu)選的，所述主軸本體的頂面開設(shè)有螺紋槽，所述主軸本體的上方設(shè)置有限位塊，所述限位塊的底面固定安裝有螺紋桿，所述螺紋桿與螺紋槽相互配合。

11、優(yōu)選的，連接件包括：兩個固定板，兩個所述固定板呈上下分布，均固定安裝在化學(xué)氣相沉積爐的側(cè)壁上，兩個所述固定板之間轉(zhuǎn)動連接有旋轉(zhuǎn)柱，兩個所述旋轉(zhuǎn)柱的外表面固定安裝有連接板，所述連接板的側(cè)壁與爐門的前側(cè)壁連接。

12、優(yōu)選的，所述主軸本體的截面形狀為多邊形，所述主軸本體的底面與伺服電機的輸出軸連接，所述主軸本體的外表面滑動安裝有升降盤，所述底座的側(cè)壁開設(shè)有滑槽，所述滑槽的內(nèi)部滑動連接有滑塊，所述滑塊的側(cè)壁固定安裝有連接塊，所述連接塊的頂面固定安裝有保護殼一，所述保護殼一的內(nèi)部固定安裝有電推桿，所述電推桿的輸出端與升降盤的底面連接。

13、本發(fā)明還提供了一種氣相沉積設(shè)備使用的主軸升降旋轉(zhuǎn)裝置使用方法，應(yīng)用于上述的一種氣相沉積設(shè)備使用的主軸升降旋轉(zhuǎn)裝置，包括以下步驟：

14、s1：確保支架穩(wěn)固地支撐著整個裝置，檢查化學(xué)氣相沉積爐是否完好無損，爐門是否能夠正常開啟和關(guān)閉，確認底座上的伺服電機已正確安裝，并檢查其工作狀態(tài)，檢查主軸本體是否牢固地轉(zhuǎn)動連接在底座上，多邊形截面形狀是否完好，驗證升降盤是否能在主軸本體上平穩(wěn)滑動，以及電推桿是否能通過連接塊和滑塊驅(qū)動升降盤進行升降運動，檢查l型塊、移動槽、往復(fù)絲桿、聯(lián)軸器、傳動帶檢測組件部件是否安裝正確，驗證放置組件是否已準(zhǔn)備好，并能夠在主軸本體上穩(wěn)定安裝晶圓襯底；

15、s2：使用連接件將爐門打開，以便將晶圓襯底放入放置組件中，將晶圓襯底放入圓柱的多邊形槽中，并確保其通過限位孔和限位柱進行穩(wěn)定固定，將爐門關(guān)閉，并使用連接件進行鎖定，以確保氣相沉積過程中的密封性；

16、s3：啟動伺服電機，通過聯(lián)軸器和傳動帶驅(qū)動主軸本體進行旋轉(zhuǎn)，根據(jù)需要，使用電推桿通過滑塊和連接塊驅(qū)動升降盤進行升降運動，以調(diào)整晶圓襯底在化學(xué)氣相沉積爐中的位置；

17、s4：啟動檢測組件中的電化學(xué)傳感器、電阻型半導(dǎo)體傳感器和熱導(dǎo)式氣體傳感器，實時監(jiān)測反應(yīng)室內(nèi)的混合氣體濃度，根據(jù)傳感器反饋的數(shù)據(jù)，調(diào)整氣相沉積過程中的氣體流量和反應(yīng)條件，以確保晶圓襯底上形成均勻的沉積層；

18、s5：在氣相沉積過程結(jié)束后，先停止伺服電機的旋轉(zhuǎn)，使用電推桿將升降盤降至最低位置，以便取出晶圓襯底；

19、s6：打開爐門，取出已沉積好的晶圓襯底，清理化學(xué)氣相沉積爐和放置組件中的殘留物，為下一次使用做好準(zhǔn)備。

20、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

21、1、本發(fā)明中，通過設(shè)置有升降旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，實現(xiàn)了晶圓襯底在化學(xué)氣相沉積過程中的穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)與升降，本機構(gòu)利用伺服電機驅(qū)動主軸本體旋轉(zhuǎn)，確保了晶圓襯底能夠均勻接受反應(yīng)室內(nèi)混合氣體的沉積，從而顯著提高了沉積速率的均勻性和薄膜質(zhì)量的一致性，此外，通過電推桿的精確控制，實現(xiàn)了晶圓襯底在反應(yīng)室內(nèi)的高度調(diào)節(jié)，滿足了不同沉積工藝對晶圓襯底位置的需求。提升了氣相沉積設(shè)備的性能；

22、2、本發(fā)明中，通過設(shè)置有檢測組件，實現(xiàn)了對反應(yīng)室內(nèi)混合氣體濃度的實時監(jiān)測與精準(zhǔn)控制，檢測組件中的電化學(xué)傳感器、電阻型半導(dǎo)體傳感器與熱導(dǎo)式氣體傳感器能夠分別精確測量甲基三氯硅烷、氫氣與氬氣的濃度，確保了對反應(yīng)室內(nèi)氣體成分的全面監(jiān)控，同時，利用聯(lián)軸器、傳動帶和往復(fù)絲桿的聯(lián)動機制，使得傳感器能夠隨著主軸的旋轉(zhuǎn)而升降，從而實現(xiàn)了對三組放置組件周圍混合氣體濃度的動態(tài)檢測，不僅提高了氣相沉積過程的穩(wěn)定性和可控性，還有效避免了因氣體濃度不均而導(dǎo)致的沉積速率差異，確保了晶圓襯底的高質(zhì)量沉積；

23、3、本發(fā)明中，通過設(shè)置有牽引件，優(yōu)化了氣體流動和沉積效果，牽引件通過圓形磁鐵、牽引板、保護殼三、抽風(fēng)機和環(huán)形管等部件的相互配合，實現(xiàn)了對反應(yīng)室內(nèi)混合氣體的有效引導(dǎo)和補充，當(dāng)檢測到某組放置組件周圍的混合氣體濃度不足時，牽引件能夠迅速響應(yīng)，通過抽風(fēng)機將混合氣體吸入，并經(jīng)環(huán)形管均勻噴灑到晶圓襯底上，不僅提高了原料氣體的利用率，還確保了晶圓襯底表面氣體分布的均勻性，從而進一步提升了沉積速率的均勻性和薄膜質(zhì)量的一致性。