一种带有冷却装置的晶圆真空蒸镀机的制作方法

本发明涉及半导体制造设备，具体为一种带有冷却装置的晶圆真空蒸镀机。

背景技术：

1、晶圆真空蒸镀是半导体制造和oled显示器件制备过程中的关键工艺环节，通过在真空环境下将金属或有机材料加热蒸发，沉积在晶圆表面形成薄膜。随着集成电路和显示器件朝着更高集成度和更精密结构的方向发展，对晶圆蒸镀薄膜的质量要求日益提高，其中镀层均匀性是衡量蒸镀工艺质量的核心指标之一。

2、现有的晶圆真空蒸镀机主要存在以下不足：

3、第一，晶圆冷却效果不理想。蒸镀过程中，蒸发源持续加热会使腔体内部温度不断升高，晶圆在高温下进行蒸镀容易导致膜层质量下降。现有设备的冷却方式多为腔体整体冷却或蒸发源冷却，缺乏对晶圆本身的有效温度控制手段。部分设备虽设有冷却板，但冷却均匀性较差，难以保证晶圆各区域温度一致。

4、第二，晶圆的蒸镀角度和自旋速度无法独立调节。现有镀锅结构中，晶片固定盘与镀锅主体多采用固定式连接，晶圆与锅体之间的相对角度无法变化，导致待蒸镀晶圆片的蒸镀角度无法调节。当产品工艺发生变化、所需蒸镀角度需要变更时，往往只能整体更换镀锅，不仅操作繁琐，而且难以保证更换后的蒸镀角度为最佳角度。此外，虽然部分设备实现了晶圆的公转和自转，但多个晶圆的自转速度通常联动控制，无法对单个晶圆的镀层均匀性进行独立调节。

5、第三，晶圆的姿态调节自由度不足。现有设备中晶圆在被蒸镀过程中通常仅能实现旋转运动，缺乏摆动等更多维度的姿态调节能力，使得晶圆与蒸发源之间的相对角度变化有限，制约了镀层均匀性的进一步提升。

6、因此，我们提出一种带有冷却装置的晶圆真空蒸镀机，以便于解决上述中提出的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种带有冷却装置的晶圆真空蒸镀机，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种带有冷却装置的晶圆真空蒸镀机，包括：蒸镀腔体，所述蒸镀腔体顶部设置有镀锅模块，所述蒸镀腔体底部设置有蒸发锅模块；

3、所述镀锅模块包含若干晶圆冷却吊装组件，所述晶圆冷却吊装组件连接有摆臂组件，所述摆臂组件可上下方向摆动，同时所述摆臂组件驱动所述晶圆冷却吊装组件旋转，用于独立调整晶圆的朝向和旋转速度；

4、所述摆臂组件集成安装在第一磁流体旋转结构上，所述第一磁流体旋转结构连接伺服电机组件，所述伺服电机组件设置在所述蒸镀腔体顶部，所述第一磁流体旋转结构贯穿所述蒸镀腔体顶部，用于实现所有晶圆冷却吊装组件的公转。

5、优选的，所述晶圆冷却吊装组件包含第二磁流体旋转机构和冷却盘，所述第二磁流体旋转机构与所述冷却盘之间通过第二导流管路连通，所述第二磁流体旋转机构内置中空导流通道，所述中空导流通道通过第一导流管路连通第一旋转盘，所述第一旋转盘通过所述第一磁流体旋转结构的中空通道连接腔体外部的液体循环设备，用于实现所述冷却盘的循环冷却。

6、优选的，所述冷却盘内部开设有冷却导流槽，所述冷却导流槽与所述第二导流管路连通，所述冷却盘下表面用于贴附吊装晶圆，通过所述冷却盘的冷却循环对晶圆进行冷却。

7、优选的，所述摆臂组件包含摆臂主体、固定夹结构和双向伺服减速电机组件，所述摆臂主体一端与所述固定夹结构转动连接，所述摆臂主体另一端与所述晶圆冷却吊装组件固定连接，所述双向伺服减速电机组件固定设置在所述摆臂主体上。

8、优选的，所述双向伺服减速电机组件包含第一输出伞齿轮和第二输出伞齿轮，所述第一输出伞齿轮传动连接所述晶圆冷却吊装组件的从动伞齿轮，用于驱动所述晶圆冷却吊装组件旋转；所述固定夹结构固定设置有固定伞齿轮，所述固定伞齿轮与所述第二输出伞齿轮啮合连接，用于通过所述第二输出伞齿轮的旋转实现所述摆臂主体相对所述固定夹结构的上下摆动。

9、优选的，所述双向伺服减速电机组件还包含变速离合箱，所述变速离合箱的输出端连接所述第二输出伞齿轮，用于对扭矩的输出进行减速和离合，使所述第二输出伞齿轮独立工作，进而保证所述摆臂主体摆动后的静止。

10、优选的，所述变速离合箱包含壳体，所述壳体内设置有减速齿轮组、双向插头、活动伞齿轮和传动结构，所述壳体外置有直线伸缩杆结构，所述直线伸缩杆结构的伸缩端固定连接拨杆，所述拨杆转动连接所述双向插头，所述双向插头与所述减速齿轮组的输出杆径向固定轴向滑动连接，所述活动伞齿轮设置有两个、对称设置在所述双向插头两侧，所述双向插头与所述活动伞齿轮插接实现轴向旋转传动，所述传动结构由伞齿轮和蜗杆同轴一体连接，所述伞齿轮与两个所述活动伞齿轮啮合连接，所述蜗杆与所述第二输出伞齿轮同轴连接的蜗轮传动连接。

11、优选的，所述晶圆冷却吊装组件的第二磁流体旋转机构的旋转传动轴上端固定安装有从动伞齿轮和第一传感碟片，所述从动伞齿轮和所述第一传感碟片同心设置，所述第一传感碟片传感连接有感应器，用于读取所述从动伞齿轮的旋转角度和圈数，摆臂主体上固定安装有第二传感碟片，所述第二传感碟片与所述摆臂主体的转动轴向同心设置，所述第二传感碟片传感连接有第二感应器，用于读取所述摆臂主体的摆动角度。

12、优选的，所述镀锅模块和所述蒸发锅模块之间设置有腔体冷却模块，所述腔体冷却模块包含载盘，所述载盘固定设置在所述蒸镀腔体内，所述载盘内设置有冷却导流管，所述冷却导流管与腔体外部流体冷却旋转装置连通，用于对腔体内部进行温度控制。

13、优选的，所述载盘中间开设有气体通道，所述气体通道位于所述蒸发锅模块正上方，所述蒸发锅模块蒸发的气体通过所述气体通道镀在晶圆表面；所述载盘下方设置有电驱动的旋转遮挡模块，所述旋转遮挡模块用于旋转封闭所述气体通道。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

15、1、通过设置晶圆冷却吊装组件，在冷却盘内部开设冷却导流槽，冷却导流槽通过第二导流管路、第二磁流体旋转机构的中空导流通道、第一导流管路连通至第一旋转盘，再通过第一磁流体旋转结构的中空通道连接腔体外部的液体循环设备，形成完整的晶圆冷却循环回路，能够对晶圆进行直接、高效的循环冷却，有效控制蒸镀过程中晶圆的温度，避免高温对膜层质量的不利影响，解决了背景技术中晶圆冷却效果不理想的技术问题；

16、2、通过设置摆臂组件和双向伺服减速电机组件，双向伺服减速电机组件的第一输出伞齿轮驱动第二磁流体旋转机构上的从动伞齿轮，带动冷却盘独立旋转，实现各晶圆自旋速度的独立调节；同时双向伺服减速电机组件的第二输出伞齿轮与固定夹结构上固定的固定伞齿轮啮合，通过第二输出伞齿轮的自转带动摆臂主体绕固定伞齿轮摆动，实现各晶圆冷却吊装组件的独立上下摆动，从而独立调节各晶圆相对于蒸发源的角度。晶圆的自旋速度与摆动角度均可独立控制，互不干扰，有效解决了背景技术中晶圆蒸镀角度无法独立调节以及多个晶圆自转速度联动控制导致镀层均匀性难以精准控制的技术问题；

17、3、通过设置变速离合箱，利用直线伸缩杆结构驱动拨杆带动双向插头轴向滑动，使双向插头选择性地与两个活动伞齿轮之一插接啮合，配合传动结构中蜗杆与蜗轮的自锁特性，实现了第二输出伞齿轮输出方向的可控切换以及在断电状态下的可靠静止保持，使摆臂主体能够在任意摆动角度稳定停留，保证了蒸镀过程中晶圆角度姿态的精确性和稳定性；

18、4、通过设置第一传感碟片和相配合的感应器读取从动伞齿轮的旋转角度和圈数，通过设置第二传感碟片和相配合的第二感应器读取摆臂主体的摆动角度，实现了对晶圆自旋状态和摆动角度的实时精确监测，便于工艺参数的闭环控制和镀层均匀性的精确调节；

19、5、通过设置腔体冷却模块，在载盘内设置冷却导流管并与腔体外部流体冷却旋转装置连通，能够对蒸镀腔体内部进行整体温度控制；同时在载盘下方设置电驱动的旋转遮挡模块，可在需要时旋转封闭气体通道，阻截金属气体的上升，实现对蒸镀过程的灵活控制。