旋转喷淋头系统、旋转晶圆载台系统及化学气相沉积方法与流程

本发明涉及化学气相沉积设备领域，具体涉及一种旋转喷淋头系统、旋转晶圆载台系统及化学气相沉积方法。

背景技术：

1、化学气相沉积(cvd)是一种常用的薄膜沉积技术，通过在高温下将反应气体分解或发生化学反应，生成固态材料并沉积在基底表面。cvd技术被广泛应用于半导体制造、光电子器件、功能涂层和纳米材料等领域。现有的cvd装置在进行反应气体分配时，往往面临气体流速不均、沉积厚度不均匀以及工艺控制难度大的问题，影响了薄膜的品质和性能。

2、在常规的cvd装置中，喷淋头与晶圆载台通常静止或简单旋转，气体流动的稳定性和均匀性较差，导致沉积过程中晶圆表面易出现厚度不均、缺陷多的问题。这不仅影响材料的整体性能，还会导致生产过程中的良品率下降。此外，现有技术中的旋转机构在驱动和控制精度上存在不足，难以实现喷淋头和晶圆载台的精准、同步的反向旋转，导致沉积过程中的控制复杂度增加。

3、需要说明的是，上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种旋转喷淋头系统、旋转晶圆载台系统及化学气相沉积方法，以实现反应气体在基底表面的均匀分布和薄膜均匀沉积。

2、本发明实施例的一个方面提供一种旋转喷淋头系统，用于化学气相沉积装置，旋转喷淋头系统包括：

3、喷淋头，用于分配反应气体；

4、支撑与定位模块，与喷淋头连接，用于支撑喷淋头；

5、第一传动模块，包括第一旋转轴、第一联轴器和齿轮组，第一旋转轴通过齿轮组与支撑与定位模块连接，用于将动力传送至喷淋头；

6、第一驱动模块，第一驱动模块通过第一联轴器同第一旋转轴连接，用于驱动喷淋头旋转；

7、第一控制模块，与第一驱动模块电连接，用于控制喷淋头的运行参数。

8、在一些实施例中，支撑与定位模块还包括第一倾斜调节单元，用于调整喷淋头的倾斜角度在0°至15°范围内变化。

9、在一些实施例中，第一控制模块还包括第一反馈与传感单元，用于实时测量喷淋头的运行参数，第一控制模块根据第一反馈与传感单元测量的实时数据调整第一驱动模块和第一倾斜调节单元的运行参数，以控制支撑与定位模块的运行参数。

10、在一些实施例中，支撑与定位模块包括：

11、轴承单元，设置在第一旋转轴的两端或中间，与第一旋转轴和喷淋头连接；

12、支撑架与固定座，与轴承单元固定安装，为轴承单元和第一旋转轴提供支持。

13、本发明实施例的另一个方面提供一种旋转晶圆载台系统，用于化学气相沉积装置，旋转晶圆载台系统包括：

14、晶圆载台，用于承载晶圆片；

15、流体支撑与旋转模块，包括与晶圆载台连接的静压轴承，用于承载晶圆载台；

16、第二传动模块，包括第二旋转轴和第二联轴器，第二旋转轴与静压轴承连接，用于将动力传送至晶圆载台；

17、第二驱动模块，第二驱动模块通过第二联轴器同第二旋转轴连接，用于驱动晶圆载台旋转；

18、第二控制模块，第二控制模块与流体支撑与旋转模块电连接，以调节流体供应的压力和流量，第二控制模块与第二驱动模块电连接，用于控制晶圆载台的运行参数。

19、在一些实施例中，流体支撑与旋转模块还包括第二倾斜调节单元，用于调整静压轴承的支撑角度，进而控制晶圆载台的倾斜角度在0°至10°范围内变化。

20、在一些实施例中，第二控制模块还包括第二反馈与传感单元，用于实时测量晶圆载台的运行参数，第二控制模块根据第二反馈与传感单元测量的实时数据调整第二驱动模块和第二倾斜调节单元的运行参数，以控制支撑与定位模块的运行参数。

21、本发明实施例的又一个方面提供一种化学气相沉积方法，使用如上述任一项实施例的旋转喷淋头系统和如上述任一项实施例的旋转晶圆载台系统，包括如下步骤：

22、第一驱动模块通过第一传动模块驱动喷淋头沿第一方向旋转，第二驱动模块通过第二传动模块驱动晶圆载台沿第二方向旋转，实现喷淋头与晶圆载台的相向旋转运动；

23、通过第一控制模块控制喷淋头的运行参数，通过第二控制模块控制晶圆载台的运行参数；

24、在喷淋头和晶圆载台的相向旋转运动完成一个周期后，喷淋头受第一控制模块控制、晶圆载台受第二控制模块控制调转各自旋转方向后，继续相向旋转运动，如此往复；

25、喷淋头和晶圆载台处于设定位置时，将反应气体通过喷淋头分配至晶圆载台上，进行化学气相沉积。

26、在一些实施例中，第一控制模块还用于控制喷淋头的旋转速度为1至5转每分钟，第二控制模块还用于控制晶圆载台的旋转速度为1至5转每分钟。

27、在一些实施例中，喷淋头的旋转速度与晶圆载台的旋转速度同步变化。

28、本发明所提供的旋转喷淋头系统、旋转晶圆载台系统及化学气相沉积方法具有如下优点：

29、与现有技术相比，本发明的旋转喷淋头系统和旋转晶圆载台系统实现了喷淋头的稳定旋转和精确控制，避免了传统装置中气体分布受限的问题。两者的相向旋转运动能够显著改善反应气体的流动路径，使得气体在晶圆表面均匀分布，从而提升了沉积的均匀性和薄膜质量。此外，通过控制喷淋头和晶圆载台在一个周期内的相对旋转，实现了反应气体的均匀沉积，即使在复杂的沉积条件下，也能保持稳定的工艺效果。

1.一种旋转喷淋头系统，用于化学气相沉积装置，其特征在于，所述旋转喷淋头系统包括：

2.根据权利要求1所述的旋转喷淋头系统，其特征在于，所述支撑与定位模块还包括第一倾斜调节单元，用于调整所述喷淋头的倾斜角度在0°至15°范围内变化。

3.根据权利要求2所述的旋转喷淋头系统，其特征在于，所述第一控制模块还包括第一反馈与传感单元，用于实时测量所述喷淋头的运行参数，所述第一控制模块根据所述第一反馈与传感单元测量的实时数据调整所述第一驱动模块和所述第一倾斜调节单元的运行参数，以控制所述支撑与定位模块的运行参数。

4.根据权利要求1所述的旋转喷淋头系统，其特征在于，所述支撑与定位模块包括：

5.一种旋转晶圆载台系统，用于化学气相沉积装置，其特征在于，所述旋转晶圆载台系统包括：

6.根据权利要求5所述的旋转晶圆载台系统，其特征在于，所述流体支撑与旋转模块还包括第二倾斜调节单元，用于调整所述静压轴承的支撑角度，进而控制所述晶圆载台的倾斜角度在0°至10°范围内变化。

7.根据权利要求6所述的旋转晶圆载台系统，其特征在于，所述第二控制模块还包括第二反馈与传感单元，用于实时测量所述晶圆载台的运行参数，所述第二控制模块根据所述第二反馈与传感单元测量的实时数据调整所述第二驱动模块和所述第二倾斜调节单元的运行参数，以控制所述支撑与定位模块的运行参数。

8.一种化学气相沉积方法，其特征在于，使用如权利要求1至4任一项所述的旋转喷淋头系统和如权利要求5至7任一项所述的旋转晶圆载台系统，包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的化学气相沉积方法，其特征在于，所述第一控制模块还用于控制所述喷淋头的旋转速度为1至5转每分钟，所述第二控制模块还用于控制所述晶圆载台的旋转速度为1至5转每分钟。

10.根据权利要求8所述的化学气相沉积方法，其特征在于，所述喷淋头的旋转速度与所述晶圆载台的旋转速度同步变化。