CN102796992A

CN102796992A - 反应腔装置及具有其的基片处理设备

Info

Publication number: CN102796992A
Application number: CN2011101413099A
Authority: CN
Inventors: 周卫国
Original assignee: Beijing North Microelectronics Co Ltd
Current assignee: Beijing North Microelectronics Co Ltd
Priority date: 2011-05-27
Filing date: 2011-05-27
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2031-05-27
Also published as: CN102796992B

Abstract

本发明提出一种反应腔装置，包括：腔室本体，腔室本体内限定有反应腔室；多个托盘，多个托盘设置在反应腔室之中且可绕中心轴转动；和整流片，所述多个托盘之间间隔设置所述整流片，且整流片位置固定不动。本发明还提出一种基片处理设备。通过本发明实施例提出的反应腔装置，可有效地增强托盘的温度补偿效果，提高托盘的温度均匀性。通过本发明实施例提出的基片处理设备，可使基片表面温度更加均匀，进而提高基片的成膜工艺指标。

Description

反应腔装置及具有其的基片处理设备

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，特别涉及一种反应腔装置及具有该反应腔装置的基片处理设备。

背景技术

目前随着技术的发展，化学气相生长(Chemical Vapor Deposition，简称为CVD)技术已经得到了越来越多的应用。特别是其中的金属有机化学气相生长(Metal Organic ChemicalVapor Deposition，简称为MOCVD)技术，因其具有镀膜成分易控、镀膜均匀致密以及附着力好等优点而逐渐成为工业界主要的镀膜技术。所谓MOCVD技术是指，利用金属有机化合物(Metal Organic，简称为MO)作为源物质的一种化学气相生长技术，其原理为使有机金属原料气体、氢化气体或卤化气体进行热分解反应而在气相中使薄膜生长。在实际工艺中，将进行上述CVD反应的设备称为CVD设备；将使用MO气体进行CVD反应的设备称为MOCVD设备。

通常，在进行反应而生长的结晶膜中存在化合物半导体，例如存在GaAs、GaInP、GaN、AlN、SiC等。其中，GaN因其带隙宽度较大被而作为蓝色发光晶体材料备受关注，相应地，使用GaN的蓝色发光二极管(Light Emitting Diode，简称为LED)市场也得到迅速发展。

目前，若要继续扩大LED市场，就必须特别注重制造成本。而在LED的制造过程中，结晶膜生长工序是决定性工序，这样，GaN生长所使用的MOCVD设备的产能就成为一个重要的性能指标。而影响GaN膜质量的重要因素之一就是被加工晶片表面的温度均匀性，而对加工晶片表面温度分布影响最直接的就是用于承载晶片的托盘表面的温度分布。除此之外，如何提高产能也是业界需要解决的一个难题。

为此，如何提供一种能承载较多被加工晶片且成膜质量较好的晶片加工装置(MOCVD)就成为目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种反应腔装置，该反应腔装置可有效地增强托盘的温度补偿效果，提高托盘的温度均匀性。

本发明的另一目的在于提出一种基片处理设备，该基片处理设备具有托盘表面温度更加均匀的优点，从而提升基片成膜的工艺性能。

为实现上述目的，本发明第一方面提出的反应腔装置，包括：腔室本体，所述腔室本体内限定有反应腔室；多个托盘，所述多个托盘设置在所述反应腔室之中且可绕中心轴转动；和整流片，所述多个托盘之间间隔设置所述整流片，且所述整流片位置固定不动。

通过本发明实施例的反应腔装置，通过在多个托盘之间间隔设置的位置固定不动的整流片，可以有效地屏蔽位于该整流片两侧的托盘在转动过程中托盘之间气流场的扰动，因此，可以有效地增强多个托盘的高速旋转所带来的温度补偿效果，进而提高托盘的温度均匀性。

另外，根据本发明的反应腔装置还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一个实施例中，所述托盘的材料为石墨，且所述托盘表面涂覆有SiC膜。

在本发明的一个实施例中，所述整流片的材料为石英。

在本发明的一个实施例中，所述托盘为环形，且所述托盘具有中心孔。

在本发明的一个实施例中，所述的反应腔装置还包括：支撑架，所述支撑架的一端固定在所述反应腔室的底壁，所述支撑架用于支撑所述整流片，且所述支撑架具有排气孔。

根据本发明的一个实施例中，所述支撑架为两个，所述两个支撑架相对设置，所述支撑架用于支撑所述整流片，且所述整流片为半圆形。

在本发明的一个实施例中，所述腔室本体的底壁可升降。

在本发明的一个实施例中，所述的反应腔装置还包括：升降机构，所述升降机构与所述腔室本体的底壁相连，所述升降机构控制所述腔室本体的底壁升降。

本发明第二方面的实施例提出的基片处理设备，包括：反应腔装置，所述反应腔装置为如上所述的反应腔装置，第一进气装置，所述第一进气装置穿过所述反应腔装置的腔室本体的底壁并穿过所述多个托盘的中心孔以为所述多个托盘中的一个或多个提供工艺气体；和多个排气孔，所述多个排气孔设置在所述腔室本体的内壁之上，且所述腔室本体的内壁和外壁之间形成有排气通道，所述多个排气孔通过所述排气通道与外界连通。

在本发明的一个实施例中，还包括：第二进气装置，所述第二进气装置穿过所述腔室本体的顶壁并固定在所述反应腔室的顶部，且所述第二进气装置向所述腔室本体之中通入保护气体。

通过该基片处理设备的反应腔装置可有效地增强托盘的温度补偿效果，提高托盘的温度均匀性，从而提高基片成膜的质量。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例的反应腔装置的示意图；

图2为本发明实施例的反应腔装置的支撑架与托盘的位置示意图；以及

图3为本发明一个实施例的升降机构控制底壁下降到一定位置时的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图1-3首先描述根据本发明实施例的反应腔装置。

如图1所示，为本发明实施例的反应腔装置的示意图。根据本发明实施例的反应腔装置包括腔室本体110、多个托盘120和整流片130。需要说明的是，在本发明的一个实施例中，多个托盘120之中可包括上陪片和下陪片，其中，多个托盘中最顶部的托盘可作为上陪片，多个托盘120中最底部的托盘可作为下陪片，在上陪片和下陪片之上不承载基片。如果具有上陪片和下陪片的话，则在每个承载基片的托盘之上均具有一个整流片130。当然在本发明的其他实施例中，也可以不包括上陪片和下陪片，为了避免两个托盘之间转动产生的相互影响，在多个托盘120之间间隔设置一个整流片130。

其中，腔室本体110内限定有反应腔室111。多个托盘120沿竖直方向间隔地设置在反应腔室111之中(在该实施例中为图1的上下方向)，并且多个托盘120可以在水平方向上沿相同方向并以相同速度转动。优选地，多个托盘120可等间隔地设置在反应腔室111中，这样，可以保证每两个托盘120之间的距离相等，使气体可以更为均匀地分布。

在本发明的优选实施例中，例如每个托盘120可以均为等半径的环形托盘120，并且可在每个环形托盘120的中心设有中心孔，且每个环形托盘120通过中心孔与中心轴230相连，由此，每个环形托盘120可以围绕各自的中心轴230在水平方向上旋转，这样，可提高托盘120的温度均匀性。

在本发明实施例的反应腔装置中，每个整流片130设置在两个托盘120之间，且每个整流片130位置固定不动。结合图1，可以在每两个托盘120之间均设置一个整流片130，这样整流片130将不随着托盘120旋转，从而可有效地屏蔽位于相邻的两个上下排列的托盘120之间的气流场的扰动，增强多个托盘120的高速旋转所带来的温度补偿效果，进而提高多个托盘120之间的温度的均匀性和稳定性。

在本发明的一个实施例中，每个整流片130的形状可为环形，且其半径可略大于托盘120的半径。优选地，例如每个整流片130可以为半圆形，且在相邻的两个上下排列的托盘120之间设置两个相对的半圆形整流片130，两个相对的半圆形整流片130组合成一个圆形整流片130，可起到同样的效果，另外，两个半圆形的整流片方便拆卸，易于更换。此外，本发明的实施例并不限于此，例如，整流片的半径还可与托盘120的半径相等。

相应地，结合图1，本发明实施例的整流片130的材料例如可以由石英材料制成。首先，石英材料绝缘，故不会被感应线圈180感应加热；另外，石英为透明材料，所以也不会对托盘120之间的辐射热场造成影响。因此，可进一步提高多个托盘120的高速旋转对托盘120温度的补偿效果，提高温度均匀性。对应地，每个托盘120的材料例如可以包括但不限于石墨、SiC、钼或钼合金，且如果托盘120为石墨材料制成，则托盘120的表面还可涂覆有SiC膜或氮化硼。

本发明实施例通过设置在每两个托盘120之间位置固定不动的整流片130，可以有效地屏蔽位于该整流片130两侧的托盘120在转动过程中对托盘120之间气流场的扰动，因此，可以有效地增强多个托盘120高速旋转所带来的温度补偿效果，进而提高托盘120的温度均匀性。

如图3所示，在本发明的一个实施例中，例如反应腔装置还可包括支撑架150，支撑架150的一端固定在反应腔室111的底壁115上，支撑架150用于支撑整流片130，且支撑架150具有排气孔151。其中，每个排气孔151设置在上下相邻排列的两个托盘120之间，这样，两个托盘120之间的气流可以更为顺畅地通过排气孔151排出。此外，由于上述实施例的整流片130为两个半圆形整流片130，因此支撑架150可以为两个，两个支撑架150相对设置，且每个支撑架150支撑位于同一侧的半圆形的整流片130。当然，本发明的实施例并不限于此，支撑架150的数量并不限于两个。

如图2所示，为上述实施例中支撑架150支撑半圆形整流片130与托盘120之间的位置关系图，可以看出，整流片130通过支撑架150固定在反应腔室111的底壁115上，不随托盘120转动，因此可有效地屏蔽位于该整流片130两侧的托盘120在转动过程中对上述两个托盘120之间的气流场的扰动，提高托盘120的温度均匀性。

在本发明的一个实施例中，结合图1，例如本发明实施例的反应腔装置还可包括第一进气装置140和多个排气孔1121。

其中，该第一进气装置140穿过腔室本体110的底壁115并穿过多个托盘120的中心孔，进而为至少一个托盘120提供工艺气体。在本发明的一个实施例中，在中心轴230之上还设有多个进气孔231，以使工艺气体能够穿过中心轴230传输到托盘120的表面。多个排气孔1121设置在腔室本体110的内壁112之上，且腔室本体110的内壁112和外壁113之间形成有排气通道114，多个排气孔1121与排气通道114连通，进而把反应后的工艺气体从排气通道114向外界排出。

在本发明的另一个实施例中，本发明实施例的反应腔装置例如还可包括第二进气装置160，该第二进气装置160穿过腔室本体110的顶壁并在反应腔室111的顶部通入保护气体。这样，保护气体可以屏蔽反应气体与反应腔室111顶部的接触，并防止其与反应腔室111顶部发生反应，从而避免因反应杂质污染反应腔室111，影响基片成膜工艺指标。优选地，保护气体可以为N₂或H₂气体。

如图3所示，本发明实施例的反应腔室111的底壁115可升降，图3示出了底壁115下降到某一位置时的反应腔装置的示意图。对应地，本发明实施例的反应腔装置例如还可包括一个升降机构(图中未示出)，升降机构与腔室本体110的底壁115相连，升降机构控制腔室本体110的底壁115升降，从而使连接在底壁115上的第一进气装置140、支撑架150和托盘120一同升降。这样，整流片130可以在腔室本体110的外部进行安装和拆卸，具有安装拆卸方便的优点，可以大幅提升反应腔装置的维护时间，提高效率。另外，整流片130加工成半圆形后，也可以方便用户在腔室本体110外进行整流片130的安装和拆卸，这样，缩短了反应腔装置的维护时间。

在本发明的一个实施例中，还包括电机200，电机200通过磁流体密封装置与反应腔装置相连，且电机200控制齿轮机构210转动，并通过齿轮机构210带动多个托盘120的中心轴230转动。

在本发明的一个实施例中，在反应腔的底壁115之上还设置有多个保护气体入口220，通过通入保护气体从而对反应腔底壁115及磁流体密封装置进行有效保护。

根据本发明实施例的反应腔装置，可有效地增强托盘表面的温度补偿效果，提高托盘表面的温度均匀性。

结合图1，根据本发明第二方面实施例提出的基片处理设备，包括反应腔装置，该反应腔装置为上述第一方面实施例的反应腔装置。

根据本发明的基片处理设备，通过该基片处理设备的反应腔装置可有效地增强托盘120的温度补偿效果，提高托盘120的温度均匀性，这样，可以使该基片处理设备中位于托盘120上的基片170温度更加均匀，从而提高基片成膜的质量。

应用本发明实施例的基片处理设备，可以有效地提高基片温度均匀性，进而提高基片的成膜工艺指标。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同限定。

Claims

1.一种反应腔装置，其特征在于，包括：

腔室本体，所述腔室本体内限定有反应腔室；

多个托盘，所述多个托盘设置在所述反应腔室之中且可绕中心轴转动；和

整流片，所述多个托盘之间间隔设置所述整流片，且所述整流片位置固定不动。

2.如权利要求1所述的反应腔装置，其特征在于，所述托盘的材料为石墨，且所述托盘表面涂覆有SiC膜。

3.如权利要求2所述的反应腔装置，其特征在于，所述整流片的材料为石英。

4.如权利要求1所述的反应腔装置，其特征在于，所述托盘为环形，且所述托盘均具有中心孔。

5.如权利要求1所述的反应腔装置，其特征在于，还包括：

支撑架，所述支撑架的一端固定在所述反应腔室的底壁，所述支撑架用于支撑所述整流片，且所述支撑架具有排气孔。

6.如权利要求5所述的反应腔装置，其特征在于，所述支撑架为两个，所述两个支撑架相对设置，所述支撑架用于支撑所述整流片，且所述整流片为半圆形。

7.如权利要求1所述的反应腔装置，其特征在于，所述腔室本体的底壁可升降。

8.如权利要求7所述的反应腔装置，其特征在于，还包括：

升降机构，所述升降机构与所述腔室本体的底壁相连，所述升降机构控制所述腔室本体的底壁升降。

9.一种基片处理设备，其特征在于，包括：

反应腔装置，所述反应腔装置为如权利要求1-8任一项所述的反应腔装置，

第一进气装置，所述第一进气装置穿过所述反应腔装置的腔室本体的底壁并穿过所述多个托盘的中心孔以为所述多个托盘中的一个或多个提供工艺气体；和

多个排气孔，所述多个排气孔设置在所述腔室本体的内壁之上，且所述腔室本体的内壁和外壁之间形成有排气通道，所述多个排气孔通过所述排气通道与外界连通。

10.根据权利要求9所述的基片处理设备，其特征在于，还包括：

第二进气装置，所述第二进气装置穿过所述腔室本体的顶壁并固定在所述反应腔室的顶部，且所述第二进气装置向所述腔室本体之中通入保护气体。