CN103074611A

CN103074611A - 衬底承载装置及金属有机化学气相沉积设备

Info

Publication number: CN103074611A
Application number: CN2012105606146A
Authority: CN
Inventors: 梁秉文
Original assignee: GUANGDA PHOTOELECTRIC EQUIPMENT TECHNOLOGY (JIAXING) CO LTD
Current assignee: GUANGDA PHOTOELECTRIC EQUIPMENT TECHNOLOGY (JIAXING) CO LTD
Priority date: 2012-12-20
Filing date: 2012-12-20
Publication date: 2013-05-01

Abstract

本发明涉及一种基片承载装置，所述基片承载装置应用于金属有机化学气相沉积设备中，所述基片承载装置包括承载板，所述承载板包括支撑面，待处理衬底设置于所述支撑面，所述承载装置进一步包括多个定位销，所述定位销设置于所述支撑面，所述定位销用于限定待处理衬底在所述支撑面上的位置。本发明的基片承载装置使得待处理衬底温度分布均匀。

Description

衬底承载装置及金属有机化学气相沉积设备

技术领域

本发明涉及半导体制造设备技术领域，特别涉及一种衬底承载装置及应用所述衬底承载装置的金属有机化学气相沉积设备。

背景技术

自GaN基第三代半导体材料的兴起，蓝光LED研制成功，LED的发光强度和白光发光效率不断提高。LED被认为是下一代进入通用照明领域的新型固态光源，因此得到广泛关注；而金属有机化学气相沉积(MOCVD)设备是生长LED外延片的重要设备。

请参阅图1，图1是现有技术的一种MOCVD设备的剖面结构示意图。所述MOCVD设备1包括腔体11、设置于所述腔体11顶部的进气装置12、设置于所述腔体11底部的衬底承载装置13和加热器14；所述进气装置12优选的为喷淋头组件。所述进气装置12与所述衬底承载装置13相对设置。所述加热器14设置于所述衬底承载装置13背离所述进气装置12的一侧，所述加热器14用于加热所述衬底承载装置13，进而加热设置在所述衬底承载装置12上的待处理衬底15。

所述衬底承载装置13包括面向所述进气装置12的支撑面131。请同时参阅图2，图2是图1所示衬底承载装置13的俯视结构示意图。所述支撑面131包括若干用于收容待处理衬底15的凹槽132。所述待处理衬底15在所述凹槽132被加热。

请参阅图3，图3是图1所示凹槽132结构的放大示意图。所述凹槽132包括底面133和侧壁134。所述底面133平行所述支撑面131；所述侧壁134围绕所述底面133。所述待处理衬底15设置在所述凹槽132中时，所述待处理衬底15支撑在所述底面133上，所述侧壁134围绕在所述待处理衬底15的周围。

在所述加热器14加热时，所述凹槽132的底面133和侧壁134将具有基本相同的温度。所述凹槽132的底面133将对所述待处理衬底15整体进行加热；而所述凹槽132的侧壁134由于围绕在所述待处理衬底15的周围，因此，所述凹槽132的侧壁134只对所述待处理衬底的15的边缘区域加热，使得衬底的15的边缘区域温度较高。造成所述衬底的温度分布不均匀。

因此，有必要研发一种能够使得待处理衬底温度分布均匀的衬底承载装置和使用所述衬底承载装置的金属有机化学气相沉积设备。

发明内容

使用现有技术的衬底承载装置承载和加热衬底会使得待处理衬底温度分布不均匀，因此，本发明提供一种能解决上述问题的衬底承载装置。

一种衬底承载装置，其包括承载板，所述承载板包括支撑面，待处理衬底设置于所述支撑面，所述承载装置进一步包括多个定位销，所述定位销设置于所述支撑面，所述定位销用于限定待处理衬底在所述支撑面上的位置。

本发明同时提供一种使用上述衬底承载装置的金属有机化学气相沉积设备。

一种金属有机化学气相沉积设备，其包括腔体，设置在所述腔体上部的进气装置、设置在所述腔体底部的衬底承载装置以及加热器，所述衬底承载装置与所述进气装置相对设置，所述加热器加热所述衬底承载装置，其中所述衬底承载装置为如上所述的衬底承载装置。

与现有技术相比较，本发明的衬底承载装置中，待处理衬底直接放置在所述衬底承载装置的支撑面上，所述待处理衬底通过定位销在所述支撑面上定位，如此，所述衬底承载装置通过所述支撑面对所述待处理衬底整体进行加热，所述待处理衬底边缘区域的温度没有了围绕在其周围的侧壁的加热影响，因此，所述待处理衬底的温度分布均匀。本发明的金属有机化学气相沉积设备具有基本相同的技术效果。

附图说明

图1是现有技术的一种MOCVD装置设备的剖面结构示意图。

图2是图1所示衬底承载装置的俯视结构示意图。

图3是图1所示凹槽132结构的放大示意图。

图4是本发明MOCVD设备第一实施方式的剖面结构示意图

图5是图4所示衬底承载装置第一种衬底排布方式的俯视结构示意图。

图6是图4所示衬底承载装置第二种衬底排布方式的俯视结构示意图。

图7是图4所示衬底承载装置第三种衬底排布方式的俯视结构示意图。

图8是图4所示衬底承载装置第四种衬底排布方式的俯视结构示意图。

图9是图4所示衬底承载装置结构部分放大示意图。

具体实施方式

现有技术的金属有机化学气相沉积(MOCVD)设备中，使用现有技术的衬底承载装置承载和加热待处理衬底会使得待处理衬底温度分布不均匀；为解决现有技术的问题，本发明提供一能够使得待处理衬底温度均匀的衬底承载装置。所述衬底承载装置包括承载板，所述承载板包括支撑面，待处理衬底设置于所述支撑面，所述承载装置进一步包括多个定位销，所述定位销设置于所述支撑面，所述定位销用于限定待处理衬底在所述支撑面上的位置。本发明还提供一种应用所述衬底承载装置的MOCVD设备。

与现有技术相比较，本发明的衬底承载装置中，待处理衬底直接放置在所述承载板的支撑面上，所述待处理衬底通过定位销在所述支撑面上定位，如此，所述衬底承载装置通过所述支撑面对所述待处理衬底整体进行加热，所述待处理衬底边缘区域的温度没有了围绕其周围的侧壁的加热影响，因此，所述待处理衬底的温度分布均匀。本发明的金属有机化学气相沉积设备具有基本相同的技术效果。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

请参阅图4，图4是本发明MOCVD设备第一实施方式的剖面结构示意图。所述MOCVD设备2优选的为用于生长LED外延片的MOCVD设备。所述MOCVD设备包括腔体21和设置于所述腔体21内的进气装置22、衬底承载装置23和加热器。所述进气装置22设置在所述腔体21的顶部，所述衬底承载装置23设置在所述腔体21的底部并与所述进气装置22相对设置；所述衬底承载装置23与所述进气装置22之间限定一反应区域27。所述加热器24设置在所述衬底承载装置23背离所述进气装置22的一侧。所述加热装置24用于加热所述衬底承载装置23，进而加热设置在所述衬底承载装置23上衬底25。

所述进气装置22用于向所述反应区域27引入反应气体和载气。优选的，所述反应气体包括II族反应气体和VI族反应气体或所述反应气体包括III族反应气体和V族反应气体，其中III反应气体优选的为镓(Ga)金属有机源气体，所述V族反应气体优选的为氮源气体，如所述V族反应气体为氨气。所述载气可选的为氢气或氮气。所述进气装置22在本实施方式中为喷淋组件；所述喷淋组件用于在所述反应区域27中形成垂直所述衬底承载装置23面向所进气装置22的表面的气流。所述进气装置22还可以是一中心进气装置，所述中心进气装置用于在所述反应区域27形成平行所述衬底承载装置23面向所进气装置22的表面的气流。

所述衬底承载装置23用于承载衬底25，所述衬底承载装置包括承载板233和多个定位销26。所述承载板233优选的为石墨材料构成的盘，所述承载板233还可以由碳化硅、表面具有碳化硅涂层的石墨或耐高温金属钼构成的盘。所述承载板233还可以由多块子板拼接而成，所述子板优选的成扇形，所述多块子板拼接形成盘状的所述承载板233。所述承载板233包括面向所述进气装置22的支撑面231。所述多个待处理衬底25设置于所述支撑面231。优选的，所述支撑面231是一平面。所述多个定位销26设置在所述支撑面231上。所述定位销26用于限定待处理衬底25在所述支撑面231上的位置。

请参阅图5、图6、图7和图8，图5、图6、图7和图8分别是图4所示衬底承载装置23的不同衬底排布方式的俯视结构示意图。所述多个定位销26规则地设置在所述支撑面231上，使得所述多个待处理衬底25能够规则地排列在所述支撑面231上；并且每一个待处理衬底25的周围至少具有3根定位销从而限定每一个待处理衬底25在所述支撑面231上的位置。请参阅图5，所述多个定位销26在所述支撑面231上的排布设置使得多个小衬底(如2”衬底)呈蜂窝状排布于所述支撑面231。请参阅图6，所述多个定位销26在所述支撑面231上的排布设置还可以使得多个小衬底(如2”衬底)和多个大衬底(如4”)共同排布在所述支撑面231；优选的，所述大衬底排布于所述支撑面231的中心区域，所述小衬底紧密排布所述支撑面231的外围区域。请参阅图7，所述多个定位销26在所述支撑面231上的排布设置还可以使得多个大衬底(如4”)紧密排列在所述支撑面231。请参阅图8，所述多个定位销26在所述支撑面231上的排布设置还可以使得多个衬底在所述支撑面231沿所述承载板233的径向分层排布。

所述定位销26的可以固定设置在所述承载板233的支撑面231上，如所述定位销26可以与所述承载板233一体成型，或所述定位销26焊接固定在所述支撑面231上。请参阅图9，图9是图4所示衬底承载装置23的结构部分放大示意图。优选的，所述承载板233的支撑面231上设置有多个定位孔232。所述定位销26可以插入到所述定位孔232中以设置在所述支撑面231上。请参阅图5。如图5所示，所述多个定位孔232在所述支撑面231上的排布使得定位销26插入到所述多个定位孔232后，多个小衬底(如2”衬底)呈蜂窝状排布于所述支撑面231。请参阅图6。如图6所示，所述多个定位孔232在所述支撑面231上的排布还可以使得定位销26插入到所述多个定位孔232后，多个小衬底(如2”衬底)和多个大衬底(如4”)共同排布在所述支撑面231；优选的，大衬底排布于所述支撑面231的中心区域，小衬底紧密排布所述支撑面231的外围区域。请参阅图7。如图7所示，所述多个定位孔232在所述支撑面231上的排布还可以使得定位销26插入到所述多个定位孔232后，多个大衬底(如4”)紧密排列在所述支撑面231。请参阅图8。如图8所示，所述多个定位孔232在所述支撑面231上的排布还可以使得定位销26插入到所述多个定位孔232后，多个衬底在所述支撑面231沿所述承载板233的径向分层排布。所述多个定位孔232在所述支撑面231上的排布还可以使得定位销25插入到所述多个定位孔232后，获得根据工艺需要的任意衬底排比方式。

优选的，所述支撑面231上设置的所述多个定位孔232可以包括如上所述的一种或多种定位孔232排布的结合。即所述多个定位孔232中的一部分定位孔232构成的第一集合可以在所述支撑面231上形成如图5、图6、图7和图8中任一个所述示的定位孔232排布；所述多个定位孔232中的一部分定位孔232构成的第二集合还可以在所述支撑面上231上形成如图5、图6、图7和图8中任一个所述但不同于所述的第一集合的定位孔232排布。可选的，所述支撑面231上设置的所述多个定位孔232可以包括如图5、图6和图7所示定位孔232排布的结合。所述支撑面231上设置的所述多个定位孔232还可以包括如图5和图8所示定位孔232排布的结合。

由于所述支撑面231上设置的所述多个定位孔232包括如上所述的一种或多种定位孔232排布的结合。当需要所述支撑面231上形成某一种衬底25的排布时，如需要形成如图5所示的衬底25排布，既可以在所述对应图5的多个定位孔231第一集合的定位孔232上对应插入所述定位销26，从而使得衬底25在所述支撑面231上形成如图5所示的蜂窝状紧密排布的衬底25排布方式；当因工艺要求，需要所述同一支撑面231上形成另一种衬底25的排布时，如需要形成如图6或图8所示的衬底25排布，即可以先将所述定位销26从所述定位孔232中取出；再在所述对应图6或图8的多个定位孔231第二集合的定位孔232上对应插入所述定位销26，从而使得衬底25在所述支撑面231上形成如图6或图8所示的衬底25排布方式。从而实现在承载板233上灵活设置不同尺寸的衬底，或灵活使用不同的衬底排布方式。

优选的，构成所述定位销26的材料为绝热材料，如构成所述定位销26的为氧化锆陶瓷、石英、碳化硅或氮化硼等。由于使用绝热材料构成所述定位销26，所述定位销26不会或很少与所述衬底25的边缘区域发生热传到，从而可以促进衬底25温度均匀；所述构成所述定位销26的材料还可以为其他耐高温金属材料，如所述材料为氧化铝、金属钼、金属钨、金属钽或金属等。

所述定位销26的横截面的面积应小于等于4平方毫米。所述定位销26横截面面积越小，其与衬底25之间的接触面积就越小，从而可以明显减少所述定位销26对所述衬底25边缘区域温度的影响，使得所述衬底25的温度更加均匀。所述定位销26横截面应该越小，所述定位销26对所述衬底25边缘区域温度的影响就越小。优选的，所述定位销26的横截面的面积应小于等于1平方毫米，如此，所述定位销26对所述衬底25边缘区域温度的影响几乎可以忽略。所述定位销26的截面形状可以为圆形、椭圆形或多边形，其中所述多边形优选的为三角形、正方形或正五边形等。优选的，所述定位销26的截面形状应该使得所述定位销26与所述衬底25只形成点接触，如使得所述定位销26的截面形状为圆形或椭圆形。所述定位销26与所述衬底25形成点接触，所述定位销26只通过所述接触点影响所述衬底25的边缘区域的温度；因此，使得所述衬底25的温度更加均匀。

所述定位销26具有突出所述支撑面231的部分，优先的，所述定位销26突出所述支撑面231的部分中，越远离所述支撑面231，定位销26的截面面积越小，从而在一个衬底25的周围的多个定位销26形成一个导向斜面，使得衬底25更容易地放置在所述定位销26限定的衬底放置区域。优选的，所述定位销26突出所述支撑面231的部分呈针尖状。

可选的，所述定位销26突出所述支撑面231的部分的高度应小于所述衬底25的厚度，从而所述定位销26不会影响所述衬底25上方区域的反应气体气流，保证衬底25上薄膜沉积的均匀性。

为减少所述定位销26对所述衬底25上方区域的反应气体气流影响，所述定位销26的突出所述支撑面231的部分应该尽量短，如所述定位销26突出所述支撑面231的部分的高度小于所述衬底25的厚度，此时，所述定位销26突出所述支撑面231的部分高度将小于0.5毫米；如此小的定位销26高度，如通过手工的方法将很难从所述承载板233上取出所述定位销26。为方便地从所述承载板233上取出所述定位销26，所述定位销26还可以包含有铁磁性材料部；其中，所述铁磁性材料为铁、钴、镍、钆或其合金中的一种或多种。如此，当需要取出所述定位销26时，只需要将一磁铁放置到所述承载板233上方，所述定位销26就会在磁铁与所述定位销26铁磁性材料部的相互吸引力作用下，从所述承载板233取出。

与现有技术相比较，本发明的金属有机化学气相沉积装置2中，待处理衬底25直接放置在所述承载板233的支撑面231上，所述待处理衬底25通过定位销26在所述支撑面231上定位，如此，所述承载板233通过所述支撑面231对所述待处理衬底25整体进行加热，所述待处理衬底25边缘区域的温度没有了围绕其周围的侧壁的加热影响，因此，所述待处理衬底25的温度分布均匀。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims

1.一种衬底承载装置，其包括承载板，所述承载板包括支撑面，待处理衬底设置于所述支撑面，其特征在于：所述承载装置进一步包括多个定位销，所述定位销设置于所述支撑面，所述定位销用于限定待处理衬底在所述支撑面上的位置。

2.根据权利要求1所述的衬底承载装置，其特征在于：所述定位销的横截面积小于或等于4平方毫米。

3.根据权利要求2所述的衬底承载装置，其特征在于：待处理衬底设置在所述支撑面上并与所述定位销接触时，待处理衬底与定位销点接触。

4.根据权利要求2所述的衬底承载装置，其特征在于：所述定位销的横截面为圆形、多边形或椭圆形。

5.根据权利要求2至4中任一个所述的衬底承载装置，其特征在于：所述定位销在所述支撑面上的设置使得待处理衬底能够在所述支撑面上呈蜂窝状排列。

6.根据权利要求1所述的衬底承载装置，其特征在于：所述支撑面具有多个定位孔，所述定位销通过插入到所述定位孔中而设置在所述支撑面。

7.根据权利要求6所述的衬底承载装置，其特征在于：所述多个定位孔在所述支撑面上的排布设置使得待处理衬底可以以多种排布方式在所述支撑面上排布。

8.根据权利要求7所述的衬底承载装置，其特征在于：所述待处理衬底包括大衬底和小衬底，所述大衬底的尺寸大于所述小衬底，所述待处理衬底的排布方式包括小衬底排布、大衬底和小衬底混合排布、大衬底排布。

9.根据权利要求7所述的衬底承载装置，其特征在于：所述待处理衬底的排布方式包括蜂窝状排布和沿所述承载板径向分层排布。

10.根据权利要求1所述的衬底承载装置，其特征在于：所述承载板呈圆盘状，构成所述承载板的材料为石墨、碳化硅、涂敷有碳化硅的石墨或金属钼。

11.根据权利要求1所述的衬底承载装置，其特征在于：所述定位销突出所述支撑面的部分，越远离所述支撑面，定位销的截面面积越小。

12.根据权利要求11所述的衬底承载装置，其特征在于：述定位销突出所述支撑面的部分呈针尖状。

13.根据权利要求1所述的衬底承载装置，其特征在于：构成所述定位销的材料为绝热材料。

14.根据权利要求6所述的衬底承载装置，其特征在于：所述定位销还包含有铁磁性材料部。

15.一种金属有机化学气相沉积设备，其包括腔体，设置在所述腔体上部的进气装置、设置在所述腔体底部的衬底承载装置以及加热器，所述衬底承载装置与所述进气装置相对设置，所述加热器加热所述衬底承载装置，其特征在于：所述衬底承载装置为如上述权利要求任意一项所述的衬底承载装置。