CN103572260B - 加热装置及具有其的cvd设备的反应腔、cvd设备 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种加热装置，包括：加热组件阵列，加热组件阵列包括多个平行排列的加热组件；多个调功器，多个调功器中的一部分控制位于加热组件阵列中部的加热组件的功率，且另一部分控制位于加热组件阵列边缘的加热组件的功率；电源，用于为加热组件阵列和多个调功器供电；与多个调功器相连的控制器，以控制位于加热组件阵列边缘的加热组件的功率大于位于加热组件阵列中部的加热组件的功率。根据本发明实施例的加热装置具有加热温度可调且加热均匀的优点。本发明还提出了一种用于CVD设备的反应腔以及CVD设备。

Description

加热装置及具有其的CVD设备的反应腔、CVD设备

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，特别涉及一种加热装置及具有其的CVD设备的反应腔、CVD设备。

背景技术

等离子体增强化学气相沉积设备（PECVD）广泛应用于太阳能电池生产领域、半导体芯片制造以及TFT面板制造领域。在气相沉积的工艺过程中，需要对工艺腔内的载板及其上的晶片进行加热。目前，加热方式普遍采用红外辐射加热、加热器传导加热等形式。在红外辐射加热中，一般采用并排的红外灯管，通过大功率大面积的辐射加温，使载板在工艺周期的时间内满足温度要求。由于载板及位于载板上的晶片的工艺温度均匀性对于成品质量至关重要，因此，加工期间对腔室进行良好的控温，保证腔室内部被加热载板的温度均匀性是十分重要的。

然而，目前采用的红外辐射加热方式对载板进行加热时，不能精确地控制载板的温度，导致载板表面的温度均匀性较差，从而影响工艺效果，影响晶片的成膜质量。

发明内容

本发明实施例的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，

为此，本发明的一个目的在于提出一种加热温度可调且加热均匀的加热装置。

本发明的另一目的在于提出一种用于CVD设备的反应腔。

本发明的再一目的在于提出一种CVD设备。

为了实现上述目的，本发明的第一方面实施例提出了一种加热装置，包括加热组件阵列，所述加热组件阵列包括多个平行排列的加热组件；多个调功器，所述多个调功器中的一部分控制位于所述加热组件阵列中部的所述加热组件的功率，所述多个调功器中的另一部分控制位于所述加热组件阵列边缘的所述加热组件的功率；电源，用于为所述加热组件阵列和所述多个调功器供电；以及控制器，所述控制器与所述多个调功器相连，以控制位于所述加热组件阵列边缘的所述加热组件的功率大于位于所述加热组件阵列中部的所述加热组件的功率。

根据本发明实施例的加热装置，控制器通过控制加热组件阵列边缘的加热组件的功率大于位于加热组件阵列中部的加热组件的功率，以使加热组件阵列边缘的加热组件的加热温度高于位于加热组件阵列中部的加热组件的加热温度，具体地，例如对载板进行加热时，由于被加热载板的中间部分可以同时得到来自多个加热组件阵列中部的多个加热组件的加热，而载板边缘部分只能得到来自于多个加热组件阵列边缘的少部分加热组件的加热，因此，通过控制加热组件阵列边缘的加热组件的加热温度高于位于加热组件阵列中部的加热组件的加热温度，从而使得对载板的加热更加均匀，这样，能够提升加热的均匀性以及加热效果。

另外，根据本发明上述实施例的加热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，所述加热组件为红外灯管。

在本发明的一个实施例中，所述多个平行排列的加热组件的任意相邻两个加热组件之间间隔开预定距离。即任意相邻两个加热组件之间均等间隔分布。

在本发明的一个实施例中，所述多个调功器中的每个均与一个加热组件相连。

本发明第二方面实施例提出了一种用于CVD设备的反应腔，包括：腔室本体，所述腔室本体内限定有腔室；载板，所述载板设置在所述腔室内；以及如上述第一方面实施例所述的加热装置，所述加热组件阵列平行于所述载板且位于所述载板的上方。

根据本发明实施例的用于CVD设备的反应腔，通过控制位于载板上方的加热组件阵列边缘的加热组件的功率大于位于加热组件阵列中部的加热组件的功率，由此，有效提高了被加热的载板的温度均匀性，进而提升工艺效果和基片的成膜质量。

例如对载板进行加热时，由于被加热载板的中间部分可以同时得到来自多个加热组件阵列中部的多个加热组件的加热，而载板边缘部分只能得到来自于多个加热组件阵列边缘的少部分加热组件的加热，因此，通过控制加热组件阵列边缘的加热组件的加热温度高于位于加热组件阵列中部的加热组件的加热温度，从而使得对载板的加热更加均匀，这样，能够提升加热的均匀性以及加热效果

另外，根据本发明上述实施例的用于CVD设备的反应腔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，所述反应腔还包括：设置在所述腔室内，且位于所述多个加热组件上方的反射板。

在本发明的一个实施例中，所述反应腔还包括：多个温度检测单元，所述多个温度检测单元设置在所述载板上，用于检测所述载板的温度并将检测到的温度反馈至所述加热装置中的控制器，以使所述控制器根据所述反馈的温度对对应的所述加热组件的功率进行调节。

本发明的第三方面实施例提出了一种CVD设备，包括：如上述第二方面实施例所述的反应腔。

根据本发明实施例的CVD设备，在进行基片成膜过程中，能够有效提升基片的成膜质量，进而提升工艺效果。

本发明附加的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

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例的加热装置的各个组成部分的连接示意图；

图2为本发明实施例的加热装置的加热组件阵列的示意图；

图3为本发明实施例的用于CVD设备的反应腔的示意图；

图4为本发明另一实施例的用于CVD设备的反应腔的示意图；以及

图5为本发明实施例用于CVD设备的反应腔的加热装置的加热组件对载板进行加热的加热功率变化曲线图。

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，而不能解释为对本发明的限制。

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。

以下结合附图首先描述根据本发明实施例的加热装置。

参见图1和图2，根据本发明实施例的加热装置100包括加热组件阵列110、多个调功器120、电源130以及控制器140。其中：

电源130用于为加热组件阵列110和多个调功器120供电。

加热组件阵列110包括多个平行排列的加热组件111。如图1或图3所示，在一些示例中，加热组件111为红外灯管，结合图3，多个红外灯管平行排列为一个阵列且多个红外灯管位于一个平面上。

多个调功器120中的一部分控制位于加热组件阵列110中部的加热组件111的功率，多个调功器120中的另一部分控制位于加热组件阵列110边缘的加热组件111的功率。例如，调功器120的个数为两个，将其中一个调功器120控制加热组件阵列110中部的加热组件111，进一步地，中部的加热组件111例如为全部加热组件111的40%-60%，另一个调功器120控制加热组件阵列110两个边缘的加热组件111，相应地，两个边缘的加热组件111分别为全部加热组件111的20%-30%。在本发明的另一示例中，调功器120的个数为三个，这样，一个例如控制中部的加热组件111，两个分别控制两个边缘的加热组件111，进一步地，例如中部的加热组件111为全部加热组件111的30-70%，相应地，两个边缘的加热组件111分别为全部加热组件111的35%-15%。

可以理解的是，对于上述示例中两个调功器120而言，如果中部的加热组件111为全部加热组件111的40%，则两个边缘的加热组件111分别为全部加热组件111的30%，反之，如果中部的加热组件111为全部加热组件111的60%，则两个边缘的加热组件111分别为全部加热组件111的20%。当然，当具有两个调功器120时，中部的加热组件111为全部加热组件111的百分比以及两个边缘的加热组件111分别为全部加热组件111的百分比均可调整，例如中部为20%-40%，两个边缘分别为30%-40%。同理，对于三个调功器120，其对控制加热组件111的控制方式和对两个调功器120的控制方式类似，不做赘述。

在另一示例中，多个调功器120中的每个均与一个加热组件111相连。即调功器120的个数与加热组件111的个数相同，每一个加热组件111的功率均由一个调功器120进行控制。每一个加热组件111的功率均可通过一个调功器120单独控制，提升了加热组件阵列110的加热灵活性，加热温度可控性更强，进而能够更加有效地改变加热强度的分布，使被加热物体，如载板的整个加热面积上的加热分布更加均匀，提升载板的温度均匀性。结合图3，多个平行排列的加热组件111的任意相邻两个加热组件111之间间隔开预定距离D。这样，可简化调功器120对加热组件的功率的控制、以及减少调功器120个数的目的，进而具有控制简单且成本低的优点。例如，对于图3所示的加热组件的个数为12个，从左到右依次记为1至12号加热组件，由于任意相邻加热组件之间的距离均为D，多个加热组件111均匀分布，这样，对于1号和12号、2号和11号、3号和10号、4号和9号、5号和8号、6号和7号加热组件111进行加热时的加热功率大致相同，可分别由一个调功器120进行控制，进而实现上述目的。

控制器140与多个调功器120相连，以控制位于加热组件阵列110边缘的加热组件111的功率大于位于加热组件阵列110中部的加热组件111的功率。即控制器根据传统的红外灯管加热方式对载板进行加热分析，可知由于多个红外灯管在对载板进行加热时功率相同，这样被加热载板中间部分可以同时得到来自上方及左右两侧灯管的辐射，例如，5号加热组件111对载板加热的区域，同时能够受到4号和6号等加热组件111对上述区域进行加热，而被加热载板边缘部分只能得到上方及左侧（载板右侧边缘）或者右侧加热组件111的辐射，这样被加热载板边缘部分得到的加热量小于处于被加热载板中部得到的加热量，即载板边缘部分的温度低于载板中间部分的温度。因此，本发明的上述实施例通过控制加热组件阵列110边缘的加热组件111的功率大于加热组件阵列110中部的加热组件111的功率，以使载板的整个区域的加热量相对平均，以提升载板温度均匀性。

根据本发明实施例的加热装置，控制器通过控制加热组件阵列边缘的加热组件的功率大于位于加热组件阵列中部的加热组件的功率，以使加热组件阵列边缘的加热组件的加热温度高于位于加热组件阵列中部的加热组件的加热温度，因此，通过控制加热组件阵列边缘的加热组件的加热温度高于位于加热组件阵列中部的加热组件的加热温度，从而使得对载板的加热更加均匀，这样，能够提升对载板的加热的均匀性以及加热效果。

参见图3，并结合图1，本发明的进一步实施例提出了一种用于CVD设备的反应腔，包括腔室本体310、载板320和上述实施例所述的加热装置。其中：

腔室本体310内限定有腔室311。载板320设置在腔室311内。加热装置的加热组件阵列110平行于载板320且位于载板320的上方，如图3所示的载板320和加热组件阵列110的位置。

如图5所示，本发明实施例的加热装置的加热组件111对载板320进行加热的加热功率变化曲线图。具体地，根据上述的对传统的红外灯管加热方式对载板进行加热的分析结果，在本发明的示例中，为了提升载板320的温度均匀性，应使越接近于载板边缘（如图3所示的载板320的左侧和右侧边缘）上方的加热组件111的加热功率越大，从而改善传统的多个加热组件111，如多个红外灯管均采用相同功率对载板320进行加热造成的载板320边缘温度低于载板320中间部分温度的问题，通过本发明实施例的控制加热组件阵列110从中间部分的加热组件111到两个边缘的加热组件111的加热功率越来越大，以使对载板320加热更加均匀，保证整个载板320的温度相同或者更加接近相同。

根据本发明实施例的用于CVD设备的反应腔，通过控制位于载板上方的加热组件阵列边缘的加热组件的功率大于位于加热组件阵列中部的加热组件的功率，由此，有效提高了被加热的载板的温度均匀性，进而提升工艺效果和基片的成膜质量

结合图3，本发明的进一步实施例还包括反射板330。反射板330设置在腔室311内且位于多个加热组件111上方。反射加热组件111更多的辐射量至载板320上，由此提升加热组件111的加热效率，降低能耗。

如图4所示，在一些示例中，还包括多个温度检测单元330。多个温度检测单元330设置在载板320上，用于检测载板的温度并将检测到的温度反馈至加热装置中的控制器140，以使控制器140根据反馈的温度对对应的加热组件111的功率进行调节。具体地，结合图4所示，沿载板320的左右方向设置多个温度检测单元，既能够检测到载板320中间部分的温度，也能够检测到载板320左右两个边缘部分的温度。控制器140根据设置在不同部位的温度检测单元反馈的温度，通过相应的调功器120调整相应的加热组件111的加热功率，例如，当某一个温度检测单元检测到载板320上的某个区域的温度低于其他温度检测单元检测到载板320其他区域的温度，控制器140将增加对温度相对较低区域进行加热的加热组件111的功率，从而根据多个温度检测单元反馈的温度，调整相应的加热组件111的功率，从而保证载板320的不同区域的温度接近于相同或者相同，进一步提升载板320的温度均匀性。

进一步地，本发明的实施例还提出了一种CVD设备，包括上述实施例所述的反应腔。

根据本发明实施例的CVD设备，在进行基片成膜过程中，能够有效提升基片的成膜质量，进而提升工艺效果。

另外，根据本发明实施例的CVD设备的其它构成以及操作对于本领域的技术人员而言都是已知的，在此不做描述。

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，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神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，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (7)

1.一种加热装置，其特征在于，包括：

加热组件阵列，所述加热组件阵列包括多个平行排列的加热组件，其中，所述多个平行排列的加热组件的任意相邻两个加热组件之间间隔开预定距离；

多个调功器，所述多个调功器中的一部分控制位于所述加热组件阵列中部的所述加热组件的功率，所述多个调功器中的另一部分控制位于所述加热组件阵列边缘的所述加热组件的功率；

电源，用于为所述加热组件阵列和所述多个调功器供电；以及

控制器，所述控制器与所述多个调功器相连，以控制位于所述加热组件阵列边缘的所述加热组件的功率大于位于所述加热组件阵列中部的所述加热组件的功率。

2.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述加热组件为红外灯管。

3.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述多个调功器中的每个均与一个加热组件相连。

4.一种用于CVD设备的反应腔，其特征在于，包括：

腔室本体，所述腔室本体内限定有腔室；

载板，所述载板设置在所述腔室内；以及

如权利要求1-3任一项所述的加热装置，所述加热组件阵列平行于所述载板且位于所述载板的上方。

5.根据权利要求4所述的反应腔，其特征在于，还包括：

设置在所述腔室内，且位于所述多个加热组件上方的反射板。

6.根据权利要求4所述的反应腔，其特征在于，还包括：

多个温度检测单元，所述多个温度检测单元设置在所述载板上，用于检测所述载板的温度并将检测到的温度反馈至所述加热装置中的控制器，以使所述控制器根据所述反馈的温度对对应的所述加热组件的功率进行调节。

7.一种CVD设备，其特征在于，包括：

如权利要求4-6任一项所述的反应腔。