CN103060774A - 腔室装置及具有其的基片处理设备 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种腔室装置，包括腔室本体，腔室本体内限定有腔室；多层托盘，多层托盘沿着竖直方向间隔地设在腔室内，多层托盘通过竖直设置的支撑件固定连接且支撑件可被驱动转动，托盘分别用于承载基片；和扇形进气管路，扇形进气管路设置在腔室内，用于向承载在多层托盘的基片的至少一部分喷射工艺气体。根据本发明的基片处理设备能够有效地缩小托盘的径向温差，保证了温度场的均匀性，从而使基片加热均匀，处理效率高。本发明还提出一种具有上述腔室装置的基片处理设备。

Description

腔室装置及具有其的基片处理设备

技术领域

本发明涉及微电子设备技术领域，尤其是涉及一种改进的腔室装置和具有该腔室装置的基片处理设备。

背景技术

金属有机化合物气相沉积(MOCVD)是20世纪60年代发展起来的利用金属有机化合物进行金属输运的一种化合物半导体气相外延新技术，该技术可以在纳米尺度上精确控制外延层的厚度和组分，且适用于批量生产，现已成为光电器件的主要生产手段。

在MOCVD设备中，反应腔室是其最核心的部件，也是MOCVD设备设计中最活跃的领域。为了生长出优质的外延片，各设备厂商和研究工作者在反应腔室结构的设计上展开了大量的研究，同时也设计出很多种不同结构的反应腔室。目前主要包括水平式反应腔室和垂直式反应腔室。

传统的MOCVD设备中多数在反应腔室内部放置有一层托盘，处理基片效率低，即使有部分在反应腔室内放置多层托盘，但对多层托盘的加热很难控制，导致托盘表面温度不均匀，即托盘的径向温差大，由此不能保证托盘的温度场的均匀性。

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供腔室装置，在所述腔室装置中能够减少托盘的热量损失且托盘表面的温度场分布更加均匀。

本发明的另一目的在于提出一种具有上述腔室装置的基片处理设备。

为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例的腔室装置包括：腔室本体，所述腔室本体内限定有腔室；多层托盘，所述多层托盘沿着竖直方向间隔地设在所述腔室内，所述多层托盘通过竖直设置的支撑件固定连接且通过驱动所述支撑件转动带动所述托盘转动，所述多层托盘分别用于承载基片；以及进气管路，所述进气管路位于腔室内且设置在所述多层托盘的一侧，用于向承载在所述多层托盘的基片的至少一部分喷射工艺气体。

根据本发明实施例的腔室装置，通过采用进气管路从腔室的一侧进气，相应地另一侧出气的方式，可以避免在托盘中间部分挖孔用于进气或者出气带来的温度流失问题，进而缩小托盘上的径向温差，保证了温度场的均匀性。由此，设置在托盘上的基片加热均匀，处理效率高，由此满足了基片制造的工艺要求。

另外，根据本发明上述实施例的腔室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，所述腔室装置进一步包括：外部加热源，所述外部加热源围绕所述腔室本体外周设置。由此，可以对多层托盘进行加热。

在本发明的一个实施例中，所述外部加热源为感应线圈。

在本发明的一个实施例中，所述腔室装置进一步包括：驱动电机，所述驱动电机用于驱动所述支撑件单向地匀速转动。

在本发明的一个实施例中，所述进气管路由石英制成。

在本发明的一个实施例中，所述进气管路呈扇形并成朝向承载在所述多层托盘上的基片水平地均匀喷射工艺气体。

根据本发明的一个实施例，所述进气管路的扇形的曲率与所述多层托盘的曲率相同且与所述多层托盘间隔预定距离，所述扇形的弦长设置成使得所述进气管路水平喷射的工艺气体覆盖住设置在所述每个托盘上的基片。

由此，曲率相同保证了进气管路能够更加适配地容纳在托盘和腔室之间。同时扇形的弦长设置成能够覆盖住每个基片，保证了每个基片上气体更为均匀，进而提高基片的成膜效果。由此，保证托盘上的气流场更为均匀，进一步提高托盘的温度均匀性。

在本发明的一个实施例中，所述腔室装置进一步包括：排气通路，所述排气通路与所述进气管路相对设置，用于排除工艺气体；以及真空泵，所述真空泵连接至所述排气通路。

由此，气体在进气管路与排气通路之间的流动距离最大，从而延长了气体与基片的接触时间，并有效地提高了气体利用率。

在本发明的一个实施例中，所述托盘由石墨或者合金所形成。

在本发明的一个实施例中，所述托盘的主体部分由石英形成，且与基片接触的部分由石墨或者合金所形成。

根据本发明第二方面，提供了一种基片处理设备，该基片处理设备包括根据本发明第一方面实施例中所述的腔室装置。

在本发明的一个实施例中，所述基片处理设备为化学气相沉积设备。

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为根据本发明的一个实施例的腔室装置的结构示意图；以及

图2为图1中所示的腔室装置沿A-A方向的剖视图。

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，一体地连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

以下结合图1-2首先描述根据本发明实施例的腔室装置。

如图1所示，根据本发明实施例的腔室装置包括腔室本体100、多层托盘120和进气管路150。腔室本体100内限定有腔室110。多层托盘120沿着竖直方向间隔地设在所述腔室110内，所述多层托盘120通过竖直设置的支撑件130固定连接且通过驱动所述支撑件130转动带动所述托盘转动，所述多层托盘120分别用于承载基片140。进气管路150设置在腔室110内且设置在多层托盘120的一侧，用于向承载在所述多层托盘120的基片140的至少一部分喷射工艺气体(如NH3、PH3和AsH3等气体)，以避免在托盘中间部分开设通气管道而导致托盘的温度变得不均匀。

托盘120可采用石墨或者合金等导磁且耐热的材料。当然，托盘120的主体可以采用石英等材料，而与基片140接触的位置可以用石墨或者合金等导磁且耐热的材料，即托盘120承载基片140的位置可以用石墨或者合金等导磁且耐热的材料，其余部分采用石英材料。

如图1所示，腔室本体100的腔室110内通过左侧设置的进气管路150向腔室110内输入工艺气体，工艺气体沿托盘120的表面向托盘的右侧流动。然后，工艺气体以及反应后的反应副产物气体等从腔室的右下端被排出。

如图1所示，腔室装置还包括外部加热源160，外部加热源160围绕所述腔室本体100外周111设置。由此可以对多层托盘进行加热。有利地，所述外部加热源160为感应线圈。在感应线圈160内通入中频交流电，如频率在1KHz-20KHz之间，以在托盘120上感应出交变涡电流，从而起到加热托盘120的效果。

在本发明的一个实施例中，结合图1，腔室装置还包括驱动电机(图中未示出)，驱动电机用于驱动所述支撑件130单向地匀速转动。由此保证托盘120上的气流场更为均匀，进一步提高托盘120的温度均匀性，提高设备的工艺效果。

进气管路150由石英制成。由此不会受到感应线圈160的干扰，即不会被感应加热，避免进气管路150温度上升导致部分工艺气体在进气管路150发生反应。

如图2所示，进气管路150呈扇形并朝向承载在所述多层托盘120上的基片140水平地均匀喷射工艺气体。由此工艺气体流经基片140时更加均匀，提高基片140的成膜质量。

进一步地，结合图2，进气管路150的扇形的曲率与所述多层托盘120的曲率相同且与所述多层托盘120间隔预定距离，上述预定距离可以根据工艺需要进行调整，既不影响到托盘120的旋转，又能够保证工艺气体水平输入托盘120的上方即可。有利地，扇形的弦长设置成使得所述进气管路150水平喷射的工艺气体覆盖住设置在所述每个托盘120上的基片140。如图2中扇形的虚线所示的弦长d，显而易见地，进气管路150在弦长d的整个长度上沿水平方向(水平箭头所示)输入的工艺气体能够覆盖托盘120上每个基片140。由此，保证托盘120上的气流场更为均匀，进一步提高托盘120的温度均匀性。

此外，曲率相同保证了进气管路150能够更加适配地容纳在托盘120和腔室110之间。同时扇形的弦长d设置成能够覆盖住每个基片140的长度，保证了每个基片140上气体更为均匀，进一步提高基片140的成膜效果。

在本发明的进一步实施例中，如图1所示，腔室装置还包括用于排气的真空泵180。

其中，排气通路170与进气管路150相对设置，用于排除工艺气体以及反应副产物气体等。由此，气体在进气管路150与排气通路170之间流动距离最长，从而延长了气体与基片140的接触时间，并有效地提高了气体利用率。

如图1中所示，真空泵180连接至所述排气通路170以加速工艺气体和反应后的副产物气体等排除腔室110。

根据本发明实施例的腔室装置，通过采用进气管路150从腔室110的一侧进气而排气通路170从另一侧排气的方式，代替在托盘120中间部分挖孔的进气或者排气带来的温度损失(托盘120中间挖孔部分温度低于四周)，缩小托盘120上的径向温差，保证了温度场的均匀性，由此基片140加热均匀，处理效率高，另外还满足了设备的工艺要求。

此外，本发明进一步提供了一种基片处理设备，该基片处理设备可以包括如上所述的腔室装置。根据本发明的一个实施例，该基片处理设备可以为化学气相沉积设备包括MOCVD设备。

根据本发明实施例的化学气相沉积设备的其他结构以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再进行赘述。

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物限定。

Claims (12)

1.一种腔室装置，其特征在于，包括：

腔室本体，所述腔室本体内限定有腔室；

多层托盘，所述多层托盘沿着竖直方向间隔地设在所述腔室内，所述多层托盘通过竖直设置的支撑件固定连接且通过驱动所述支撑件转动带动所述托盘转动，所述多层托盘分别用于承载基片；以及

进气管路，所述进气管路位于腔室内且设置在所述多层托盘的一侧，用于向承载在所述多层托盘的基片的至少一部分喷射工艺气体。

2.根据权利要求1所述的腔室装置，其特征在于，所述腔室装置进一步包括：

外部加热源，所述外部加热源围绕所述腔室本体外周设置。

3.根据权利要求1所述的腔室装置，其特征在于，所述外部加热源为感应线圈。

4.根据权利要求1所述的腔室装置，其特征在于，所述腔室装置进一步包括：

驱动电机，所述驱动电机用于驱动所述支撑件单向地匀速转动。

5.根据权利要求1所述的腔室装置，其特征在于，所述进气管路由石英制成。

6.根据权利要求1所述的腔室装置，其特征在于，所述进气管路呈扇形并朝向承载在所述多层托盘上的基片水平地均匀喷射工艺气体。

7.根据权利要求6所述的腔室装置，其特征在于，所述进气管路的扇形的曲率与所述多层托盘的曲率相同且与所述多层托盘间隔预定距离，所述扇形的弦长设置成使得所述进气管路水平喷射的工艺气体覆盖住设置在所述每个托盘上的基片。

8.根据权利要求1所述的腔室装置，其特征在于，所述腔室装置进一步包括：

排气通路，所述排气通路与所述扇形进气管路相对设置，用于排除工艺气体；以及

真空泵，所述真空泵连接至所述排气通路。

9.根据权利要求1所述的腔室装置，其特征在于，所述托盘由石墨或者合金所形成。

10.根据权利要求1所述的腔室装置，其特征在于，所述托盘的主体部分由石英形成，且与基片接触的部分由石墨或者合金所形成。

11.一种基片处理设备，其特征在于，包括如权利要求1-10中任一项所述的腔室装置。

12.根据权利要求11所述的基片处理设备，其特征在于，所述基片处理设备为化学气相沉积设备。

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