CN103374709A - 化学气相沉积系统 - Google Patents

Abstract

本发明揭露一种化学气相沉积系统，尤指一种可快速冷却其加热器的化学气相沉积系统，包含一反应腔体、一载盘、一加热器及一支撑座，其中冷却气体可经由支撑座中的冷却气体通道及出气孔喷出，藉以快速冷却加热器及其周边元件。

Description

化学气相沉积系统

技术领域

本发明涉及一种化学气相沉积系统，尤其涉及一种可快速冷却加热器的化学气相沉积系统。 

背景技术

所谓化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD)是指利用热能、等离子体放电或紫外光照射等形式的能源，使气态物质在固体表面上发生化学反应，并在该表面上沉积，形成稳定固态膜的过程。化学气相沉积(CVD)技术是半导体集成电路工艺中运用极广泛的薄膜成长方法，诸如介电质、半导体、导体等薄膜材料，几乎都能用CVD技术完成。 

请参阅图1，一般现有有机金属化学气相沉积装置的示意图。如图所示，一般有机金属化学气相沉积(MOCVD)装置10包含有一进气头(shower head)12、一反应室14、一加热器19及一载盘16。将基板15置于载盘16上，并以加热器19进行加热。反应气体由进气头12进入反应室14后，与高温基板15产生反应而于基板15上形成目标材质的沉积层。 

一批次的基板15完成薄膜沉积后，需将基板15、载盘16、加热器19及其他内部元件冷却后，才可取出基板15并进行清洗，以进行下一批次的薄膜沉积。 

现有技术一般通过进气头12或由装置底部输入冷却气体，藉以对基板15与内部元件进行冷却。然而最大的热源，即加热器19，因包覆在载盘16与隔热板17之间，反而最不容易接触冷却气体，因而造成冷却效率不佳。 

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术对反应室内部元件及基板冷却效率不佳的缺陷，提供一种化学气相沉积系统可达到快速降温的功效。 

为达上述目的，本发明提供一种化学气相沉积系统，包含：一反应腔体； 一载盘，设置于反应腔体中，具有一第一表面及一相对于第一表面的第二表面，第一表面用以承载至少一基板；一加热器，设置于反应腔体中并面向第二表面，用以加热基板；及一支撑座，用以支撑载盘；其中，支撑座中设有一冷却气体通道，并设有至少一出气孔，其位于第二表面的同一侧，至少一出气孔连通冷却气体通道以供一冷却气体流通。 

上述化学气相沉积系统的一实施例，其中至少一出气孔包括至少一第一出气孔及至少一第二出气孔，第一出气孔设置于邻近加热器的支撑座上，第二出气孔设置于相对第一出气孔远离载盘的支撑座上。 

上述化学气相沉积系统的一实施例，还包含至少一隔热板，且加热器位于隔热板及载盘之间。 

上述化学气相沉积系统的一实施例，其中第二出气孔设置于邻近隔热板的支撑座上。 

上述化学气相沉积系统的一实施例，还包含一出气孔控制模块，用以控制出气孔的开启与关闭。 

上述化学气相沉积系统的一实施例，其中出气孔控制模块包含有：一移动件，设于冷却气体通道中，可于冷却气体通道中移动而选择开启或关闭出气孔；一支撑杆，其一端连接移动件，用以移动移动件；及一驱动装置，连接支撑杆的另一端，用以提供支撑杆动力。 

上述化学气相沉积系统的一实施例，其中移动件设有至少一通气孔，供冷却气体通过。 

上述化学气相沉积系统的一实施例，其中移动件的外直径大体上等于冷却气体通道的内直径。 

上述化学气相沉积系统的一实施例，其中支撑座中设有至少一反应气体通道。 

上述化学气相沉积系统的一实施例，其中反应气体通道贯通支撑座的轴心，冷却气体通道则围绕设置于反应气体通道外侧。 

上述化学气相沉积系统的一实施例，其中移动件为环形态样，且围绕反应气体通道。 

上述化学气相沉积系统的一实施例，其中反应气体通道围绕冷却气体通道设置。 

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。 

附图说明

图1：化学气相沉积装置的示意图； 

图2：本发明一实施例的纵向剖视示意图； 

图3：本发明一实施例的横向剖视图； 

图4：本发明一实施例的动作示意图； 

图5：本发明另一实施例的纵向剖视示意图； 

图6：本发明另一实施例的横向剖视图； 

图7：本发明又一实施例的纵向剖视示意图； 

图8：本发明又一实施例的横向剖视视图。 

其中，附图标记 

10化学气相沉积装置 

12进气头            14反应室 

15基板              16载盘 

17隔热板            19加热器 

20化学气相沉积系统  21进气头 

22反应腔体          23反应室 

25载盘              251第一表面 

252第二表面         253加热器 

255隔热板           27支撑座 

271冷却气体通道     273第一出气孔 

275第二出气孔       277冷却气体供应装置 

28移动件            281通气孔 

283支撑杆           285驱动装置 

29底板 

50化学气相沉积系统  57支撑座 

571冷却气体通道     573第一出气孔 

575第二出气孔            577内管 

579反应气体通道          58移动件 

581通气孔                583支撑杆 

70化学气相沉积系统       77支撑座 

770内管                  771冷却气体通道 

773第一出气孔            775第二出气孔 

779反应气体通道          78移动件 

781通气孔                783支撑杆 

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述： 

请参阅图2、图3及图4，分别为本发明一实施例的纵向剖视示意图、横向剖视图及动作示意图。如图所示，本发明的化学气相沉积系统20包含有：一反应腔体22、一载盘25、一加热器253及一支撑座27。其中，载盘25设置于反应腔体22中，具有一第一表面251及一相对于第一表面251的第二表面252，第一表面251用以承载至少一基板(未显示)。加热器253设置于反应腔体22中并面向载盘25的第二表面252，用以加热载盘25，以及间接加热其上的基板。在一实施例中，载盘25为部分缕空，使得加热器253可直接加热基板。支撑座27用以支撑载盘25。在一实施例中，支撑座27设于反应腔体22的底板29上，但其设置位置并不以此为限。 

本发明的支撑座27中设有一冷却气体通道271，并设有至少一出气孔(273、275)位于第二表面252的同一侧，出气孔273、275连通冷却气体通道271，以供一冷却气体流通。在本发明的一实施例中，出气孔包含至少一第一出气孔273及至少一第二出气孔275。第一出气孔273设置于邻近加热器253的支撑座27上。冷却气体通道271则连接一冷却气体供应装置277，可由冷却气体供应装置277提供一冷却气体，通过冷却气体通道271并由各第一出气孔273喷出，通过冷却加热器253而达到快速降温的功效。 

在本发明的一实施例中，第二出气孔275设置于相对第一出气孔273远离载盘25的支撑座27上。此一实施例中，当冷却气体供应装置277提供冷却气体时，冷却气体可通过冷却气体通道271并同时由各第一出气孔273及各第二 出气孔275喷出，可同时对加热器253及其下方的元件进行降温。 

在本发明的一实施例中，还包含有一隔热板255，且加热器253位于隔热板255与载盘25之间，隔热板255用以阻隔加热器253的高温，藉以保护反应腔体22内位于隔热板255下方的元件。 

在本发明的一实施例中，多个第二出气孔275是设置于邻近隔热板255下方的位置，可通过第二出气孔275喷出冷却气体，对反应腔体22内位于下方的元件进行降温。 

在本发明的一实施例中，还包含有一出气孔控制模块，用以控制第一出气孔273及第二出气孔275的开启与关闭，可根据需求控制冷却气体只由第一出气孔273喷出、只由第二出气孔275喷出、或同时由第一出气孔273与第二出气孔275喷出。在本发明的一实施例中，出气孔控制模块包含有：一移动件28、一支撑杆283及一驱动装置285。其中，移动件28设于冷却气体通道271中，可通过支撑杆283及驱动装置285的驱动而在冷却气体通道271中移动。移动件28可移动到第一出气孔273的位置，藉以封闭第一出气孔273(如图2所示)；或移动到第二出气孔275的位置，藉以封闭第二出气孔275；也可移动到第一出气孔273及第二出气孔275以外的位置，令第一出气孔273及第二出气孔275都开启(如图4所示)。 

在本发明的一实施例中，移动件28可设置至少一通气孔281，供冷却气体通过，使冷却气体通道271位于移动件28两侧的空间保持连通。 

在本发明的一实施例中，冷却气体通道271可包含支撑座27的内部空间。也即除了支撑座27的壳体之外，内部空间都做为冷却气体通道271使用，如图2至图4所示。 

在本发明的一实施例中，移动件28的外直径大体上等于冷却气体通道271的内直径。 

在上述实施例中，反应腔体22中尚设有一进气头21，藉以导入至少一反应气体，可于反应室23中产生反应，并于基板上产生反应生成物的沉积。当进行磊晶(外延)工艺时，为了使得反应气体于基板上产生反应而于基板上形成目标材质的沉积层，必须以加热器253将基板进行加热。此时，移动件28移动到第一出气孔273的位置，藉以控制冷却气体只由第二出气孔275喷出，因此可以对反应腔体22内位于下方的元件进行降温，避免磊晶工艺时下方的 元件因加热器253的高温而损坏。至于，当磊晶工艺结束时，出气孔控制模块同时开启第一出气孔273及第二出气孔275，使得冷却气体同时由第一出气孔273与第二出气孔275喷出，而同时对加热器253及其下方的元件进行降温。 

请参阅图5及图6，分别为本发明另一实施例的纵向剖视示意图及横向剖视视图。如图所示，本实施例化学气相沉积系统50的构造与前述实施例大致相同，惟，本实施例的支撑座57中设有一反应气体通道579，用以输送至少一反应气体至反应室23。 

在本发明的一实施例中，反应气体通道579贯通支撑座57的轴心，冷却气体通道571则围绕于反应气体通道579的外侧。在一实施例中，反应气体通道579是于支撑座57的轴心位置设置一内管577而形成。在本实施例中，移动件58是为环形态样，环绕反应气体通道579而设置于冷却气体通道571中。支撑杆583的数量可例如为两个、三个或四个对称分布于内管577的外侧，或是为环形态样而套设于内管577的外侧，用以驱动移动件58移动而控制第一出气孔573及第二出气孔575的开启与关闭。 

在本发明的一实施例中，移动件58上设有至少一通气孔581，可供冷却气体通过而连通移动件58上部与下部的冷却气体通道。 

请参阅图7及图8，分别为本发明又一实施例的纵向剖视示意图及横向剖视图。如图所示，在本实施例化学气相沉积系统70的构造与前述实施例大致相同，惟，本实施例支撑座77中的反应气体通道779是围绕冷却气体通道771的外侧而设置。 

在本发明的一实施例中，反应气体通道779与冷却气体通道771是以一内管770加以区隔。在本实施例中，反应气体可经由反应气体通道779输送至反应室23参与反应。冷却气体则以位于内管770中的冷却气体通道771传送至第一出气孔773与第二出气孔775。移动件78设于冷却气体通道771中，并可通过支撑杆783与驱动装置的驱动而移动，藉以控制第一出气孔773与第二出气孔775的开启与关闭。 

在本发明的一实施例中，移动件78上设有至少一通气孔781，可供冷却气体通过而连通移动件78上部与下部的冷却气体通道。 

利用本发明的化学气相沉积系统20、50及70，可通过设于支撑座27、57及77中的冷却气体通道271、571及771输送冷却气体，并以移动件28、58 及78选择控制冷却气体由第一出气孔273、573及773、第二出气孔275、575及775或同时由第一出气孔及第二出气孔喷出，藉以冷却加热器253及反应腔体22中位于载盘25下方的元件，可达到快速降温的功效。 

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。 

Claims (12)

1.一种化学气相沉积系统，其特征在于，包含：

一反应腔体；

一载盘，设置于该反应腔体中，具有一第一表面及一相对于该第一表面的第二表面，该第一表面用以承载至少一基板；

一加热器，设置于该反应腔体中并面向该第二表面，用以加热该至少一基板；及

一支撑座，用以支撑该载盘，

其中，该支撑座中设有一冷却气体通道，且该支撑座上设有至少一出气孔，该至少一出气孔位于该第二表面的同一侧，并连通该冷却气体通道以供一冷却气体流通。

2.根据权利要求1所述的化学气相沉积系统，其特征在于，该至少一出气孔包括至少一第一出气孔及至少一第二出气孔，该至少一第一出气孔设置于邻近该加热器的该支撑座上，该至少一第二出气孔设置于相对该至少一第一出气孔远离该载盘的该支撑座上。

3.根据权利要求2所述的化学气相沉积系统，其特征在于，还包含至少一隔热板，且该加热器位于该隔热板及该载盘之间。

4.根据权利要求3所述的化学气相沉积系统，其特征在于，该至少一第二出气孔设置于邻近该隔热板的该支撑座上。

5.根据权利要求1所述的化学气相沉积系统，其特征在于，还包含一出气孔控制模块，用以控制该至少一出气孔的开启与关闭。

6.根据权利要求5所述的化学气相沉积系统，其特征在于，该出气孔控制模块包含有：

一移动件，设于该冷却气体通道中，可于该冷却气体通道中移动而选择开启或关闭该至少一出气孔；

一支撑杆，其一端连接该移动件，用以移动该移动件；及

一驱动装置，连接该支撑杆的另一端，用以提供该支撑杆动力。

7.根据权利要求6所述的化学气相沉积系统，其特征在于，该移动件的外直径等于该冷却气体通道的内直径。

8.根据权利要求6所述的化学气相沉积系统，其特征在于，该移动件设有至少一通气孔，供该冷却气体通过。

9.根据权利要求6所述的化学气相沉积系统，其特征在于，该支撑座中设有至少一反应气体通道。

10.根据权利要求9所述的化学气相沉积系统，其特征在于，该反应气体通道贯通该支撑座的轴心，该冷却气体通道则围绕设置于该反应气体通道外侧。

11.根据权利要求10所述的化学气相沉积系统，其特征在于，该移动件为环形态样，且围绕该反应气体通道。

12.根据权利要求9所述的化学气相沉积系统，其特征在于，该反应气体通道围绕该冷却气体通道设置。

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