一种下馈式微波等离子体化学气相沉积设备、方法及存储介质与流程

本发明涉及一种半导体制造，尤其涉及一种下馈式微波等离子体化学气相沉积设备，一种下馈式微波等离子体化学气相沉积方法，以及一种计算机可读存储介质。

背景技术：

1、微波等离子体化学气相沉积技术是目前生长高品质金刚石的主流方法之一，根据微波馈入方式的不同，微波等离子体化学气相沉积设备可分为上馈式和下馈式两种类型。在上馈式微波等离子体化学气相沉积设备中，微波从腔体顶部馈入，腔体底部空间较为充裕，沉积台安装在腔体底部并通过升降机构驱动，传片时沉积台向下下降即可腾出上方空间，机器人从腔体上方伸入完成样品取放。而在下馈式微波等离子体化学气相沉积设备中，微波从腔体底部馈入，腔体下方布置有微波馈入口、同轴耦合天线、石英玻璃窗口等关键部件，石英玻璃作为微波耦合窗口同时承担真空密封功能，其材质脆弱易碎，同轴结构的尺寸固定不可改变，沉积台下方被微波馈入系统占据，导致沉积台无法大幅下降以腾出传片所需的空间。

2、现有技术中下馈式微波等离子体化学气相沉积设备只能通过开启上盖的方式进行传片。具体而言，传片时需要将腔体上盖揭开或使腔体整体升降分离，使反应腔体内部暴露于大气环境后，再由操作人员或机械手将晶圆放入或取出反应腔体，完成传片后再重新密封腔体并抽真空至工艺所需的真空度。然而，这种开盖传片方式在每次传片都需要破真空将反应腔体暴露于大气环境，空气中的粉尘颗粒、水汽及其他气体杂质会不可避免地进入腔体内部。此外，每次开腔传片需要执行开盖、传片、合盖、密封检查、粗抽、精抽等一系列操作流程，从大气状态恢复至工艺所需的高真空状态往往需要数十分钟甚至数小时，频繁的开腔传片导致设备有效运行时间大幅缩短，严重制约了生产效率和产能。

3、为了克服现有技术存在的上述缺陷，本领域亟需一种下馈式微波等离子体化学气相沉积技术，能够无需破真空即可完成传片操作，避免了破真空引起的颗粒和水汽污染问题，同时省去了开盖、合盖、重新抽真空等耗时步骤，大幅缩短了传片时间，从而有效提升了金刚石生长的良率及工艺效率。

技术实现思路

1、以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之前序。

2、为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供一种下馈式微波等离子体化学气相沉积设备，一种下馈式微波等离子体化学气相沉积方法，以及一种计算机可读存储介质，能够无需破真空即可完成传片操作，避免了破真空引起的颗粒和水汽污染问题，同时省去了开盖、合盖、重新抽真空等耗时步骤，大幅缩短了传片时间，从而有效提升了金刚石生长的良率及工艺效率。

3、具体来说，根据本发明第一方面提供的下馈式微波等离子体化学气相沉积设备包括：反应腔体，其侧面设有传片通道；真空过渡腔，其第一端具有一传片口，所述传片口与所述反应腔体的所述传片通道连通，以将所述真空过渡腔与所述反应腔体的内部连通；以及传片门，安装于所述真空过渡腔，用于封闭所述传片通道。

4、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述传片门朝向所述反应腔体的一侧的表面具有一预设的弧度，所述预设的弧度与所述反应腔体内壁的弧度相等，所述传片门的上侧的第一倾斜角度与所述传片通道上侧的第一倾斜角度相等，所述传片门的下侧的第二倾斜角度与所述传片通道下侧的第二倾斜角度相等，所述传片门的左侧的第三倾斜角度与所述传片通道左侧的第三倾斜角度相等，所述传片门的右侧的第四倾斜角度与所述传片通道右侧的第四倾斜角度相等。

5、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述的下馈式微波等离子体化学气相沉积设备还包括：屏蔽圈，安装于所述传片门的边缘，用于避免所述反应腔体内的微波泄漏。

6、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述的下馈式微波等离子体化学气相沉积设备还包括：横移机构，安装于所述真空过渡腔内，用于驱动所述传片门沿水平方向运动；以及升降机构，安装于所述真空过渡腔内，用于驱动所述传片门沿垂直方向运动。

7、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述横移机构包括横移导轨及一级横梁，其中，所述横移导轨固定安装于真空过渡腔的侧壁，所述一级横梁的第一端滑动连接所述横移导轨，其第二端连接横移气缸，其第三端连接所述传片门，所述横移气缸驱动所述一级横梁沿水平方向运动，以带动所述传片门沿水平方向运动。

8、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述一级横梁的第三端具有通孔结构，所述横移机构还包括导向杆，所述导向杆的上端连接所述传片门，而其下端穿过所述一级横梁的所述通孔结构固定连接二级横梁，所述二级横梁经由所述导向杆随所述一级横梁沿水平方向运动。

9、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述升降机构包括升降杆、三级横梁及浮动导轨，其中，所述升降杆，其下端连接驱动机构，而其上端穿过所述真空过渡腔的底板连接三级横梁，所述浮动导轨固定安装于所述三级横梁上表面，并滑动连接所述二级横梁，其中，所述升降杆驱动所述三级横梁沿竖直方向运动，所述三级横梁经由所述浮动导轨带动所述二级横梁沿竖直方向运动，进而经由所述二级横梁、所述导向杆带动所述传片门沿竖直方向运动。

10、进一步地，在本发明的一些实施例中，所述的下馈式微波等离子体化学气相沉积设备还包括：水冷通道，设于所述传片门内部，用于对所述传片门进行冷却。

11、此外，根据本发明第二方面提供的下馈式微波等离子体化学气相沉积方法包括以下步骤：经由如本发明第一方面中任一项所述的下馈式微波等离子体化学气相沉积设备的横移机构驱动所述传片门沿水平方向运动，使所述传片门脱离所述传片通道；经由升降机构驱动所述传片门沿垂直方向下降；响应于所述下馈式微波等离子体化学气相沉积设备传片完成，经由所述升降机构驱动所述传片门上升复位；以及经由所述横移机构驱动所述传片门沿水平方向运动，封闭所述传片通道。

12、此外，根据本发明第三方面提供的计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令。所述计算机指令被处理器执行时，实施如本发明第二方面所述的下馈式微波等离子体化学气相沉积方法。

1.一种下馈式微波等离子体化学气相沉积设备，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的下馈式微波等离子体化学气相沉积设备，其特征在于，所述传片门朝向所述反应腔体的一侧的表面具有一预设的弧度，所述预设的弧度与所述反应腔体内壁的弧度相等，所述传片门的上侧的第一倾斜角度与所述传片通道上侧的第一倾斜角度相等，所述传片门的下侧的第二倾斜角度与所述传片通道下侧的第二倾斜角度相等，所述传片门的左侧的第三倾斜角度与所述传片通道左侧的第三倾斜角度相等，所述传片门的右侧的第四倾斜角度与所述传片通道右侧的第四倾斜角度相等。

3.如权利要求1所述的下馈式微波等离子体化学气相沉积设备，其特征在于，还包括：

4.如权利要求1所述的下馈式微波等离子体化学气相沉积设备，其特征在于，还包括：

5.如权利要求4所述的下馈式微波等离子体化学气相沉积设备，其特征在于，所述横移机构包括横移导轨及一级横梁，其中，所述横移导轨固定安装于真空过渡腔的侧壁，所述一级横梁的第一端滑动连接所述横移导轨，其第二端连接横移气缸，其第三端连接所述传片门，所述横移气缸驱动所述一级横梁沿水平方向运动，以带动所述传片门沿水平方向运动。

6.如权利要求5所述的下馈式微波等离子体化学气相沉积设备，其特征在于，所述一级横梁的第三端具有通孔结构，所述横移机构还包括导向杆，所述导向杆的上端连接所述传片门，而其下端穿过所述一级横梁的所述通孔结构固定连接二级横梁，所述二级横梁经由所述导向杆随所述一级横梁沿水平方向运动。

7.如权利要求6所述的下馈式微波等离子体化学气相沉积设备，其特征在于，所述升降机构包括升降杆、三级横梁及浮动导轨，其中，所述升降杆，其下端连接驱动机构，而其上端穿过所述真空过渡腔的底板连接三级横梁，所述浮动导轨固定安装于所述三级横梁上表面，并滑动连接所述二级横梁，其中，所述升降杆驱动所述三级横梁沿竖直方向运动，所述三级横梁经由所述浮动导轨带动所述二级横梁沿竖直方向运动，进而经由所述二级横梁、所述导向杆带动所述传片门沿竖直方向运动。

8.如权利要求1所述的下馈式微波等离子体化学气相沉积设备，其特征在于，还包括：

9.一种下馈式微波等离子体化学气相沉积方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，所述计算机指令被处理器执行时，实施如权利要求9所述的下馈式微波等离子体化学气相沉积方法。