CN103160810B - 一种用于感应加热的托盘及等离子体加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于感应加热的托盘以及等离子体加工设备，包括导磁材料制作的托盘本体，在所述托盘本体内设有用以调节由电磁感应所产生的涡电流的路径和/或所述托盘本体的发热面积的调节部件，所述调节部件由抗磁且绝缘的材料制作而成。该用于感应加热的托盘可以使放置在托盘上的被加工工件均匀受热，从而可以改善被加工工件的加工质量。

Description

一种用于感应加热的托盘及等离子体加工设备

技术领域

本发明涉及微电子加工技术领域，具体地，涉及一种用于感应加热的托盘及应用该托盘的等离子体加工设备。

背景技术

采用金属有机化合物化学气相沉积(MetalOrganicChemicalVaporDeposition，以下简称MOCVD)设备制备薄膜的原理是将II或III族金属有机化合物与IV或V族元素的氢化物相混合后通入反应腔室，混合后的气体在加热的衬底表面发生热分解反应，并在衬底表面外延生长形成薄膜。

典型的MOCVD设备包括反应系统、气体输送系统以及尾气处理系统。图1为MOCVD设备中反应系统的结构简图。请参阅图1，反应系统包括反应腔室1，在反应腔室1内设有多个用于承载衬底2等被加工工件的托盘11以及向反应腔室1内输送反应气体的进气管4，进气管4竖直设置在反应腔室1内，托盘11沿进气管4的长度方向间隔设置。在反应腔室1的外侧设有用于加热衬底2等被加工工件的感应线圈12，感应线圈12与交流电源(图中未示出)连接。当感应线圈12内通入中频交流电时，在由石墨等耐高温的磁导体制作的托盘11内将感应出交变的涡电流，涡电流将托盘1加热，从而间接地将衬底2加热至工艺所需的温度。

在实际使用过程中，由于上述感应线圈12所产生的交变磁场在反应腔室1内的分布不均匀，导致每层托盘11以及同一托盘11的不同区域感应出的涡流的密度分布不均匀，从而使托盘11的温度分布不均匀，进而导致衬底2的温度分布不均匀，这降低了设备的工艺均匀性和成膜质量。而且，由于反应腔室1的室壁的影响，托盘11边缘区域的热量损耗速率大于位于反应腔室1的中心区域的托盘11的热量损耗速率，导致各层托盘11之间的温度存在差异，从而导致不同衬底2之间的温度不同，进而降低了工艺的均匀性。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种用于感应加热的托盘以及等离子体加工设备，其能够调节不同托盘本体之间以及同一托盘本体的不同区域的温度分布，使放置在托盘上的被加工工件均匀受热，从而可以改善被加工工件的加工质量。

为实现本发明的目的而提供一种用于感应加热的托盘，包括导磁材料制作的托盘本体，其中，在所述托盘本体内设有多个直径不同的圆环状调节部件，用以调节由电磁感应所产生的涡电流的路径和/或所述托盘本体的发热面积，所述调节部件由抗磁且绝缘的材料制作而成；所述多个调节部件均以所述托盘本体的对称中心为中心镶嵌在所述托盘本体内。

其中，所述调节部件采用石英或陶瓷制作而成。

其中，所述调节部件镶嵌在所述托盘本体内，且靠近所述托盘本体的上表面。

其中，所述调节部件镶嵌在所述托盘本体内，且在所述托盘本体的厚度方向贯穿所述托盘本体。

其中，所述托盘本体采用石墨或碳化硅制作而成。

本发明还提供一种等离子体加工设备，其包括反应腔室，在所述反应腔室内设置用于承载被加工工件的托盘，在所述反应腔室的外侧设置有用于加热被加工工件的感应线圈，所述感应线圈与交流电源连接，其中，所述托盘采用了本发明提供的上述用于感应加热的托盘。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的用于感应加热的托盘，在托盘本体内设有抗磁且绝缘的材料的调节部件，一方面，由于调节部件具有不导磁的特性，交变磁场不会使其发热，因此，可以通过调节部件来调节托盘本体的发热面积，从而调节托盘本体的温度分布；另一方面，由于调节部件具有不导电的特性，其可以用于改变涡电流在托盘本体内的路径，从而可以调节托盘本体的温度分布。因此，通过在托盘本体内设置抗磁且绝缘的材料的调节部件，能够调节不同托盘本体之间以及同一托盘本体的不同区域的温度分布，从而使放置在托盘上的被加工工件均匀受热。

本发明提供的等离子体加工设备，其通过采用本发明提供的用于感应加热的托盘，能够使放置在托盘上的被加工工件均匀受热，进而改善了被加工工件的加工质量。

附图说明

图1为MOCVD设备中反应系统的结构简图；

图2a为本发明第一实施例用于感应加热的托盘的俯视图；

图2b为沿图2a中A-A线的剖面图；

图2c为镶嵌有另一种调节部件的托盘的剖面图；

图3为本发明第二实施例用于感应加热的托盘的俯视图；以及

图4为本发明第三实施例用于感应加热的托盘的俯视图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的用于感应加热的托盘以及等离子体加工设备进行详细阐明。

为了便于描述，在下述各个实施例中均是将用于感应加热的托盘水平放置作为基准面，托盘本体的上表面和下表面分别是指当托盘本体水平放置时托盘本体向上的面和托盘本体向下的面。

图2a为本发明第一实施例用于感应加热的托盘的俯视图。图2b为沿图2a中A-A线的剖面图。请一并参阅图2a和图2b，用于感应加热的托盘包括托盘本体3，托盘本体3采用石墨或碳化硅等导磁材料制作而成，在将托盘放置在交变的磁场时，在托盘本体3内可以感应出用以加热托盘本体3的涡电流30，从而可以间接地将放置于托盘本体3上表面的被加工工件加热。

在托盘本体3内镶嵌有圆柱状的调节部件5，调节部件5采用如石英或陶瓷等抗磁且绝缘的材料制作而成。一方面，由于调节部件5具有不导磁的特性，交变磁场不会使其发热，因此，调节部件5可以用于调节托盘本体3的发热面积，从而不仅可以调节托盘本体3的整体温度，而且可以调节托盘本体3内不同区域的温度分布。另一方面，调节部件5具有不导电的特性，其可以用于改变涡电流在托盘本体30内的路径，从而可以调节托盘本体3的温度分布的作用。当利用同一感应线圈加热不同托盘时，通过调节不同托盘本体3内的调节部件5的总面积，可以使不同托盘的温度相同；而且，可以通过调节同一托盘本体3内不同区域中的调节部件5的分布密度，使得托盘本体3内不同区域的温度相同。换言之，借助调节部件5可以使托盘本体3之间以及同一托盘本体3的不同区域的温度相同，从而可以使放置在托盘本体3上表面的被加工工件均匀受热。

需要说明的是，本实施例中，调节部件5的尺寸、数量以及在托盘本体3内的分布密度均可根据托盘内或托盘之间的温度分布的实际情况设定，以使托盘内或托盘之间的温度分布均匀，进而使放置在托盘上的被加工工件均匀受热。

本实施例中，调节部件5镶嵌在托盘本体3内且靠近托盘本体3的上表面。可以理解，在实际应用中，调节部件5也可以镶嵌在托盘本体3内的其它位置，只要能够起到调节涡电流的路径和/或托盘本体的发热面积即可。如图2c所示，调节部件5沿托盘本体3的厚度方向贯穿托盘本体3。

图3为本发明第二实施例用于感应加热的托盘的俯视图。请参阅图3，本实施例中，调节部件5为圆环状。在托盘本体3内镶嵌有多个直径不同的圆环状的调节部件5，而且多个调节部件5均以托盘本体3的对称中心为中心镶嵌在托盘本体3内。除此之外，第二实施例的其它特征与第一实施例相同，这里不再赘述。

本实施例中，由于调节部件5同样具有不导磁的特性，交变磁场不会使其发热，因此，调节部件5可以用于调节托盘本体3的发热面积，从而不仅可以调节托盘本体3的整体温度，而且可以调节托盘本体3内不同区域的温度分布。当利用同一感应线圈加热不同托盘时，通过调节不同托盘本体3内的调节部件5的总面积，可以使不同托盘的温度相同；而且，可以通过调节同一托盘本体3内不同区域中的调节部件5的尺寸和分布密度，使得托盘本体3内不同区域的温度相同。换言之，借助调节部件5可以使托盘本体3之间以及同一托盘本体3的不同区域的温度相同，从而可以使放置在托盘本体3上表面的被加工工件均匀受热。

需要说明的是，本实施例中，调节部件5的直径、数量以及环壁厚度和环间距等参数均可根据托盘内或托盘之间的温度分布的实际情况设定，并使托盘上不同区域以及不同托盘之间的温度相同，进而使放置在托盘上不同区域的被加工工件以及不同托盘上的被加工工件均匀受热。

图4为本发明第三实施例用于感应加热的托盘的俯视图。请参阅图4，本实施例中，调节部件5为条状。在托盘本体3内镶嵌有多个条状的调节部件5，而且调节部件5以托盘本体3的对称中心为中心呈辐射状镶嵌在托盘本体3内。除此之外，第三实施例的其它特征与第一实施例相同，这里不再赘述。

在托盘本体3内镶嵌多个条状的调节部件5同样可以达到调节托盘本体3的发热面积以及改变涡电流30路径的目的，从而达到调节托盘本体3的温度分布。如图4所示，借助条状的调节部件5，涡电流30在托盘本体3内的路径由同轴的圆环形路径变为位于相邻的条状的调节部件5之间的多个闭合路径。

需要说明的是，在第三实施例中，条状的调节部件5的尺寸、数量以及在托盘本体3内的分布密度均可根据托盘内或托盘之间的温度分布的实际情况设定，并使托盘内或托盘之间的温度分布均匀，进而使放置在托盘上的被加工工件均匀受热。

综上所述，本发明提供的用于感应加热的托盘，其通过在托盘本体内设有抗磁且绝缘的材料的调节部件，一方面，能够调节托盘本体的发热面积，从而调节托盘本体的温度分布；另一方面，能够改变涡电流在托盘本体内的路径，从而可以调节托盘本体的温度分布。因此，通过在托盘本体内设置抗磁且绝缘的材料的调节部件，能够调节不同托盘本体之间以及同一托盘本体的不同区域的温度分布，从而使放置在托盘上的被加工工件均匀受热。

本发明提供一种等离子体加工设备，其包括反应腔室，在所述反应腔室的外侧设置有用以加热被加工工件的感应线圈，感应线圈与交流电源连接。在反应腔室内设有用于承载被加工工件的托盘，该托盘采用了本发明提供的上述用以感应加热的托盘。

本实施例提供的上述等离子体加工设备，其通过采用本发明提供的用于感应加热的托盘，能够使放置在托盘上的被加工工件均匀受热，进而改善了被加工工件的加工质量。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于感应加热的托盘，包括导磁材料制作的托盘本体，其特征在于，在所述托盘本体内设有多个直径不同的圆环状调节部件，用以调节由电磁感应所产生的涡电流的路径和/或所述托盘本体的发热面积，所述调节部件由抗磁且绝缘的材料制作而成；

所述多个调节部件均以所述托盘本体的对称中心为中心镶嵌在所述托盘本体内。

2.根据权利要求1所述的用于感应加热的托盘，其特征在于，所述调节部件采用石英或陶瓷制作而成。

3.根据权利要求1所述的用于感应加热的托盘，其特征在于，所述调节部件镶嵌在所述托盘本体内，且靠近所述托盘本体的上表面。

4.根据权利要求1所述的用于感应加热的托盘，其特征在于，所述调节部件镶嵌在所述托盘本体内，且在所述托盘本体的厚度方向贯穿所述托盘本体。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的用于感应加热的托盘，其特征在于，所述托盘本体采用石墨或碳化硅制作而成。

6.一种等离子体加工设备，其包括反应腔室，在所述反应腔室内设置用于承载被加工工件的托盘，在所述反应腔室的外侧设置有用于加热被加工工件的感应线圈，所述感应线圈与交流电源连接，其特征在于，所述托盘采用权利要求1-5中任意一项所述的用于感应加热的托盘。