CN117966263A - 一种带有固定装置的外延炉 - Google Patents
一种带有固定装置的外延炉 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117966263A CN117966263A CN202410362112.5A CN202410362112A CN117966263A CN 117966263 A CN117966263 A CN 117966263A CN 202410362112 A CN202410362112 A CN 202410362112A CN 117966263 A CN117966263 A CN 117966263A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- graphite
- rotating base
- lower half
- moon
- fixing device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 112
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 112
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 112
- 241001272720 Medialuna californiensis Species 0.000 claims abstract description 57
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 17
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 7
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 7
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 16
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 16
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 18
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 15
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 10
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 8
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 8
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 4
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 2
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 2
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 208000010392 Bone Fractures Diseases 0.000 description 1
- 206010017076 Fracture Diseases 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
- C30B25/12—Substrate holders or susceptors
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
- C30B25/10—Heating of the reaction chamber or the substrate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
- C30B25/16—Controlling or regulating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/36—Carbides
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
Abstract
本发明公开了一种带有固定装置的外延炉，包括外罩以及容置于外罩内石墨组件，石墨组件包括下半月石墨件，下半月石墨件上安装有用于放置衬底的旋转基座，外罩的外侧设置有进气架，用于向外延炉内输送气体，还包括：固定装置，固定装置的一端与进气架连接，固定装置的另一端穿过外罩延伸嵌入下半月石墨件中，得以使外罩和下半月石墨件相对静止，得以减小石墨组件相对外罩转动造成的工艺波动，进而有利于提高外延片的质量。
Description
技术领域
本发明涉及半导体外延技术领域，尤其是一种带有固定装置的外延炉。
背景技术
第三代半导体材料主要分为碳化硅和氮化镓，相比于第一代半导体、第二代半导体，第三代半导体材料具有更高的禁带宽度、高击穿电压、电导率和热导率，在高温、高压、高功率和高频领域将替代第一、二代半导体材料。而且，碳化硅的热导率是氮化镓热导率的约三倍，具有更强的导热能力，使得器件寿命更长，可靠性更高，系统所需的散热系统更小，是当前第三代半导体材料中最具代表意义的一种单晶化合物，具有巨大的应用潜力。
通过碳化硅外延炉在衬底上生长出的半导体薄膜称为外延片，是用于制造广泛的半导体器件的核心材料。国内产业界普遍应用水平式碳化硅外延炉产生外延片，水平式碳化硅外延炉利用感应线圈使得外罩内的石墨组件产生涡流，并且感应加热至所需温度，衬底被放置在石墨托盘上，石墨托盘被放置在旋转基座上，旋转基座被安装于石墨组件中的下半月石墨件，下半月石墨件设有导气孔，得以通入氩气使得旋转基座旋转，反应源气体沿平行于衬底片的方向流动，在衬底上形成薄膜，逐渐累积形成外延层。
通常外罩和整个石墨组件呈圆桶状，石墨组件和外罩的接触面较为光滑，并且由于一个生长周期需要生长多个外延片，外罩内的石墨组件需要反复升温和降温，因此反复的热胀冷缩现象会使石墨组件在外罩内产生旋转，使得放置衬底的石墨托盘产生倾斜，进而造成工艺波动降低外延片的质量。此外，水平式碳化硅外延炉通常采用机械臂传送和取出石墨托盘，且机械臂的点位是固定的，因此当石墨组件旋转使得石墨托盘产生倾斜后，在机械臂操作时易产生托盘掉落的风险。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种固定装置，带有固定装置的外延炉，其外罩和石墨组件相对静止，得以减小石墨组件相对外罩转动造成的工艺波动，进而有利于提高外延片的质量。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种带有固定装置的外延炉，包括外罩以及容置于所述外罩内的石墨组件，所述石墨组件包括下半月石墨件，所述下半月石墨件上安装有用于放置衬底的旋转基座，所述外罩的外侧设置有进气架，用于向所述外延炉内输送气体，还包括：固定装置，所述固定装置的一端与所述进气架连接，所述固定装置的另一端穿过所述外罩延伸嵌入所述下半月石墨件中，得以使所述外罩和所述下半月石墨件相对静止。
作为一种优选，所述固定装置包括第一固定杆和第二固定杆，所述第一固定杆具有第一固定端和第一延伸端，所述第二固定杆具有第二固定端和第二延伸端，所述第一固定端和所述第二固定端设置在所述进气架，所述第一延伸端和所述第二延伸端延伸嵌入所述下半月石墨件内。
作为一种优选，所述第一固定杆和所述第二固定杆在水平方向上相互平行设置，且对称地位于所述旋转基座的旋转轴的两侧。
作为一种优选，所述第一延伸端朝向所述旋转基座的一侧安装有测温元件，用于监测所述旋转基座的温度。
作为一种优选，所述第二延伸端朝向所述旋转基座的一侧安装有测速元件，用于监测所述旋转基座的转速。
作为一种优选，所述测速元件为测距传感器，所述旋转基座的背面具有沿周向均布的凹槽，所述凹槽从所述旋转基座的中心区域延伸至所述旋转基座的边缘，并且所述凹槽与所述旋转基座的径向呈夹角设置，当旋转基座旋转时使得所述测速元件的信号产生周期性变化用于监测所述旋转基座的转速。
作为一种优选，所述测温元件为红外温度传感器，所述测速元件为红外测距传感器。
作为一种优选，所述下半月石墨件具有两条容置槽，各个所述容置槽包括沿水平方向延伸的第一槽段和沿竖直方向延伸的第二槽段，所述第一槽段的一端开口于所述下半月石墨件朝向所述进气架的侧面，所述第一槽段的另一端延伸至所述旋转基座的下方，用于容纳固定所述第一固定杆和所述第二固定杆；所述第二槽段的一端连通所述第一槽段，所述第二槽段的另一端开口于所述下半月石墨件的上表面，得以使所述第一延伸端的所述测温元件和所述第二延伸端的所述测速元件检测所述旋转基座的温度和转速。
作为一种优选，所述第一固定杆的截面和所述第二固定杆的截面均呈“T”形。
作为一种优选，所述带有固定装置的外延炉还包括控制系统，用于处理所述测温元件和所述测速元件的信号，并调节所述外延炉的加热功率，以及调节用于使所述旋转基座旋转的驱动气体的进气量。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
（1）通过固定装置使得外罩和石墨组件保持相对静止，得以减小石墨组件相对外罩转动造成的工艺波动，进而有利于提高外延片的质量；
（2）在第一固定杆上装有测温元件，得以检测旋转基座的温度，使测得的温度接近外延片的温度，进而更准确地控制外延炉的加热功率；
（3）在第二固定杆上装有测速元件，得以检测旋转基座的速度，进而更准确地控制用于使所述旋转基座旋转的进气量；
（4）采用测距传感器作为测速元件，依靠现有旋转基座背面自带的沿周向均布的凹槽，使得测速元件的信号产生周期性变化以监测旋转基座的转速，得以减少对现有外延炉的额外改动，有利于减低成本。
附图说明
图1是根据本申请的带有固定装置的外延炉的结构示意图。
图2是现有技术中的下半月石墨件结构示意图。
图3是现有技术中的下半月石墨件侧视图。
图4是现有技术中的下半月石墨件俯视图。
图5是根据本申请的下半月石墨件的结构示意图。
图6是根据本申请的下半月石墨件的侧视图。
图7是根据本申请的下半月石墨件的俯视图。
图8是根据本申请的搭载测温元件的第一固定杆的结构示意图。
图9是根据本申请的搭载测速元件的第二固定杆的结构示意图。
图10是根据本申请的搭载固定装置的进气架组件结构示意图。
图11是根据本申请的旋转基座的背面示意图。
图中：10、石墨组件；11、上半月石墨件；12、下半月石墨件；121、容置槽；1211、第一槽段；1212、第二槽段；122、气道；13、导气管；20、固定装置；21、第一固定杆；211、测温元件；22、第二固定杆；221、测速元件；30、旋转基座；31、凹槽；40、石墨托盘；50、衬底；60、外罩；70、进气架；80、感应线圈。
具体实施方式
下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”、 “横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、 “前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙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、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
一种带有固定装置20的外延炉，如图1所示，包括外罩60以及容置于外罩60内的石墨组件10，石墨组件10包括下半月石墨件12，下半月石墨件12上安装有用于放置衬底50的旋转基座30，外罩60的外侧设置有进气架70，用于向外延炉内输送气体。外延炉还包括固定装置20，固定装置20的一端与进气架70连接，固定装置20的另一端穿过外罩60延伸嵌入下半月石墨件12中，以使外罩60和下半月石墨件12相对静止，得以减小石墨组件10相对外罩60转动造成的工艺波动，进而有利于提高外延片的质量。
具体地说，现有的外延炉利用感应线圈使外罩内的石墨组件产生涡流，进而感应加热至所需温度。石墨组件呈圆筒状，主要包括上半月石墨件、下半月石墨件、上保温毡、下保温毡、上游隔热罩和下游隔热罩等，其中，下半月石墨件如图2-图4所示。可以理解的是，当石墨组件一同容置在圆筒状的外罩中时，由于石墨组件和外罩的接触面比较光滑，因此在石墨组件反复升温和降温的过程中，反复的热胀冷缩现象使石墨组件在外罩内产生旋转。进一步的，下半月石墨件的中间区域具有基座槽，基座槽中放置有旋转基座，用于生长外延片的衬底和碳化硅托盘一同放置在旋转基座上，倘若石墨组件相对外罩旋转将导致放置衬底的石墨托盘产生倾斜，进而造成工艺波动降低外延片的质量。
而本实施例中，如图1以及图5-图7所示，安装在进气架70上的固定装置20穿过外罩60并延伸嵌入下半月石墨件12中，由于进气架70与外罩60相对固定，进而得以使下半月石墨件12和外罩60相对固定，避免在反复升降温的过程中石墨组件10相对外罩60产生旋转，有利于使旋转基座30、石墨托盘40和衬底50保持水平，减小对通入外延炉的反应气体的气流分布的影响，有利于提高外延片的质量，同时也有利于降低械臂操作时石墨托盘40掉落的风险。
在一些实施例中，如图5-图10所示，固定装置20包括第一固定杆21和第二固定杆22，第一固定杆21具有第一固定端和第一延伸端，第二固定杆22具有第二固定端和第二延伸端，第一固定端和第二固定端设置在进气架70，第一延伸端和第二延伸端延伸嵌入下半月石墨件12内。进一步的，下半月石墨件12具有两条容置槽121，用于容纳第一固定杆21和第二固定杆22，并且，容置槽121的截面形状与固定装置20的截面形状相适配，得以使固定装置20嵌在下半月石墨件12内，有利于避免下半月石墨件12相对固定装置20移动，进而得以避免下半月石墨件12相对外罩60旋转。
可以理解的是，通过两个固定杆一同延伸嵌入下半月石墨件12，得以可靠连接进气架70、外罩60和下半月石墨件12，进一步降低下半月石墨件12相对外罩60旋转的风险。此外，相较于设置三个固定杆或者更多的固定杆，本实施例中设置两个固定杆，得以减少在下半月石墨件12上开设的容置槽121的数量，得以避免过度影响下半月石墨件12的结构强度。
在一个可选实施例中，如图7所示，第一固定杆21和第二固定杆22在水平方向上相互平行设置，且对称地位于旋转基座30的旋转轴的两侧。可以理解的是，旋转基座30安装于下半月石墨件12的中间区域，当第一固定杆21和第二固定杆22对称地位于旋转基座30的旋转轴的径向两侧时，第一固定杆21和第二固定杆22也相对下半月石墨件12的中线在水平方向上对称，在石墨组件10反复热胀冷缩产生相对外罩60旋转的趋势时，第一固定杆21和第二固定杆22得以受力均衡，有利于提高外延炉的结构可靠性，以及有利于延长第一固定杆21和第二固定杆22的使用寿命。
优选的，如图8-图10所示，第一固定杆21的截面和第二固定杆22的截面均呈“T”形，具有较大的强度和刚度，当下半月石墨件12有相对外罩60旋转的趋势时，第一固定杆21和第二固定杆22得以承载较大的载荷，例如剪切力和扭矩等，进而使得下半月石墨件12和外罩60更好地相对固定，并且有利于延长第一固定杆21和第二固定杆22的使用寿命，降低第一固定杆21和第二固定杆22的断裂风险。
在一些实施例中，如图8所示，第一延伸端朝向旋转基座30的一侧安装有测温元件211，用于监测旋转基座30的温度。
具体地说，传统外延炉的测温点位于上半月石墨件，而石墨托盘和衬底放置于下半月石墨件的旋转基座上，导致外延片的实际温度与测温元件在测温点测得的温度偏差较大。
而本实施例中，将测温元件211安装于第一固定杆21的第一延伸端，使得测温元件211和第一延伸端一同位于下半月石墨件12中，且位于旋转基座30的正下方，得以监测旋转基座30的温度，测得的结果更接近放置于旋转基座30上的外延片的温度，进而得以更准确地控制外延炉的加热功率，对工艺的控制更为精准，有利于提高外延片的质量。
在一个具体实施例中，测温元件211为红外温度传感器，具有高灵敏度、高精度和良好的稳定性，且为非接触式测量，得以固定在第一延伸端并隔空测量旋转基座30的温度，安全性更好。
在一些实施例中，如图9所示，第二延伸端朝向旋转基座30的一侧安装有测速元件221，用于监测旋转基座30的转速。
具体地说，现有的外延炉通过向旋转基座通入驱动气体驱使旋转基座旋转，传统的外延炉无法实时监测旋转基座的转速，容易因为转速波动而造成工艺问题，降低外延片的质量。
而本实施例中，将测速元件221安装于第二固定杆22的第二延伸端，使得测速元件221和第二延伸端移动位于下半月石墨件12中，且位于旋转基座30的正下方，得以实时监测旋转基座30的转速。进而，通过改变通入的驱动气体的气流量调整旋转基座30的转速，有利于使得旋转基座30的转速更为均匀，也有利于及时发现旋转基座30卡滞等问题，使得对工艺的控制更为精准，有利于提高外延片的质量。优选的，驱动气体为氩气，得以避免与反应气体和衬底50产生化学反应。
进一步的，测速元件221为测距传感器，旋转基座30的背面具有沿周向均布的凹槽31，凹槽31从旋转基座30的中心区域延伸至旋转基座30的边缘，并且凹槽31与旋转基座30的径向呈夹角设置，如图11所示，使得测速元件221的信号产生周期性变化用于监测旋转基座30的转速。
具体地说，现有的旋转基座30的背面设有若干沿周向均布的倾斜的凹槽31，即凹槽31的延伸方向偏离旋转基座30的旋转轴心，驱动气体依次经过进气架70、导气管13传输到下半月石墨件12的气道122，从下半月石墨件12的上表面的径向相对的两处气孔中吹出，并沿旋转基座30背面的凹槽31从靠近中心的一端流向靠近边缘的一端，得以驱动旋转基座30、石墨托盘40和衬底50一同旋转。
可以理解的是，旋转基座30的背面与测速元件221之间的竖直方向的距离较短，凹槽31的底面与测速元件221之间的竖直方向的距离较长，当旋转基座30旋转时，测速元件221交替地监测到旋转基座30背面的距离以及到凹槽31底面的距离，使得监测到的信号产生周期性变换，进而得以转换计算出旋转基座30的转速。此外，通过实时监控每次浮动信号之间的强弱，以及浮动信号之间的间隔时间也得以判断旋转基座30的转速是否均匀。
例如，如图11所示，旋转基座30的背面具有八条沿周向均布的凹槽31，即测速元件221的信号波动八个周期为旋转基座30旋转一周。通过改变通入的驱动气体的气流量调整旋转基座30的转速，使得对工艺的控制更为精准，有利于提高外延片的质量。值得一提的是，依靠现有旋转基座30背面自带的沿周向均布的凹槽31，使得测速元件221的信号产生周期性变化以监测旋转基座30的转速，得以减少对现有外延炉的额外改动，有利于减低成本。
在一个具体实施例中，测速元件221为红外测距传感器，响应速度快且精度高，得以在旋转基座30旋转时，测量出交替变化的到旋转基座30背面的距离以及到凹槽31底面的距离，且红外测距传感器的稳定性好，使得对旋转基座30的转速监测更为可靠。
在一些实施例中，如图6所示，各个容置槽121包括沿水平方向延伸的第一槽段1211和沿竖直方向延伸的第二槽段1212，第一槽段1211的一端开口于下半月石墨件12朝向进气架70的侧面，第一槽段1211的另一端延伸至旋转基座30的下方，用于容纳固定第一固定杆21和第二固定杆22。第二槽段1212的一端连通第一槽段1211，第二槽段1212的另一端开口于下半月石墨件12的上表面，得以使第一延伸端的测温元件211和第二延伸端的测速元件221检测旋转基座30的温度和转速。
具体地说，第一槽段1211的截面形状与固定装置20的截面形状相适配，得以使固定装置20嵌在下半月石墨件12内，有利于避免下半月石墨件12相对固定装置20移动，进而得以避免下半月石墨件12相对外罩60旋转。进一步的，第二槽段1212连通第一槽段1211和下半月石墨件12的上表面，以使测温元件211和测速元件221的红外光通过第二槽段1212照射至旋转基座30的背面以测温和测速。可以理解的是，由于红外传感器发出的红外线难以穿透固体，因此为了测温和测速的准确性，在下半月石墨件12上开设第二槽段1212，倘若采用其它原理的传感器，也可以减少第二槽段1212的设置，本申请不做具体限制。
在一些实施例中，外延炉还包括控制系统，用于处理测温元件211和测速元件221的信号，并调节外延炉的加热功率，以及调节用于使旋转基座30旋转的驱动气体的进气量，进而对工艺的控制更为精准，有利于提高外延片的质量。
具体地说，如图1所示，当进行外延工艺时，外延炉的感应线圈80进行感应加热，氩气作为驱动气体通过导气管13传输到下半月石墨件12的气道122，从上半月石墨件11的上表面的两处气孔中吹出，使得旋转基座30带动衬底50旋转。搭载于第一固定杆21的测温元件211和搭载于第二固定杆22的测速元件221，同时测量旋转基座30的温度和转速。进一步的，测温元件211的信号传递控制系统的处理模块中进行处理，以根据实时检测的温度变化来进行感应线圈80功率的调整以保证达到目标温度。
进一步的如上文所述，旋转基座30在旋转的过程中，测速元件221的红外激光在经过旋转基座30地面的凹槽31时，反射回来的信号强度将产生一次浮动，控制系统的处理模块将信号强度实时转化为转速，以根据实时检测的转速变化此控制驱动气体的进气量以保持旋转基座30的转速，进而保证外延工艺的稳定性。
以上描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (10)
1.一种带有固定装置的外延炉，包括外罩以及容置于所述外罩内的石墨组件，所述石墨组件包括下半月石墨件，所述下半月石墨件上安装有用于放置衬底的旋转基座，所述外罩的外侧设置有进气架，用于向所述外延炉内输送气体，其特征在于，还包括：
固定装置，所述固定装置的一端与所述进气架连接，所述固定装置的另一端穿过所述外罩延伸嵌入所述下半月石墨件中，得以使所述外罩和所述下半月石墨件相对静止。
2.根据权利要求1所述的带有固定装置的外延炉，其特征在于，所述固定装置包括第一固定杆和第二固定杆，所述第一固定杆具有第一固定端和第一延伸端，所述第二固定杆具有第二固定端和第二延伸端，所述第一固定端和所述第二固定端设置在所述进气架，所述第一延伸端和所述第二延伸端延伸嵌入所述下半月石墨件内。
3.根据权利要求2所述的带有固定装置的外延炉，其特征在于，所述第一固定杆和所述第二固定杆在水平方向上相互平行设置，且对称地位于所述旋转基座的旋转轴的两侧。
4.根据权利要求2所述的带有固定装置的外延炉，其特征在于，所述第一延伸端朝向所述旋转基座的一侧安装有测温元件，用于监测所述旋转基座的温度。
5.根据权利要求4所述的带有固定装置的外延炉，其特征在于，所述第二延伸端朝向所述旋转基座的一侧安装有测速元件，用于监测所述旋转基座的转速。
6.根据权利要求5所述的带有固定装置的外延炉，其特征在于，所述测速元件为测距传感器，所述旋转基座的背面具有沿周向均布的凹槽，所述凹槽从所述旋转基座的中心区域延伸至所述旋转基座的边缘，并且所述凹槽与所述旋转基座的径向呈夹角设置，当旋转基座旋转时使得所述测速元件的信号产生周期性变化用于监测所述旋转基座的转速。
7.根据权利要求5所述的带有固定装置的外延炉，其特征在于，所述测温元件为红外温度传感器，所述测速元件为红外测距传感器。
8.根据权利要求5所述的带有固定装置的外延炉，其特征在于，所述下半月石墨件具有两条容置槽，各个所述容置槽包括沿水平方向延伸的第一槽段和沿竖直方向延伸的第二槽段，所述第一槽段的一端开口于所述下半月石墨件朝向所述进气架的侧面，所述第一槽段的另一端延伸至所述旋转基座的下方，用于容纳固定所述第一固定杆和所述第二固定杆；所述第二槽段的一端连通所述第一槽段，所述第二槽段的另一端开口于所述下半月石墨件的上表面，得以使所述第一延伸端的所述测温元件和所述第二延伸端的所述测速元件检测所述旋转基座的温度和转速。
9.根据权利要求2-8中任一所述的带有固定装置的外延炉，其特征在于，所述第一固定杆的截面和所述第二固定杆的截面均呈“T”形。
10.根据权利要求5-8中任一所述的带有固定装置的外延炉，其特征在于，还包括控制系统，用于处理所述测温元件和所述测速元件的信号，并调节所述外延炉的加热功率，以及调节用于使所述旋转基座旋转的驱动气体的进气量。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410362112.5A CN117966263B (zh) | 2024-03-28 | 2024-03-28 | 一种带有固定装置的外延炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410362112.5A CN117966263B (zh) | 2024-03-28 | 2024-03-28 | 一种带有固定装置的外延炉 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117966263A true CN117966263A (zh) | 2024-05-03 |
| CN117966263B CN117966263B (zh) | 2024-06-14 |
Family
ID=90849878
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202410362112.5A Active CN117966263B (zh) | 2024-03-28 | 2024-03-28 | 一种带有固定装置的外延炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117966263B (zh) |
Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050223994A1 (en) * | 2004-04-08 | 2005-10-13 | Blomiley Eric R | Substrate susceptors for receiving semiconductor substrates to be deposited upon and methods of depositing materials over semiconductor substrates |
| JP2008034780A (ja) * | 2006-07-07 | 2008-02-14 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | エピタキシャルＳｉＣ膜付き半導体ＳｉＣ基板の製造方法およびそのエピタキシャルＳｉＣ成膜装置 |
| US20110120376A1 (en) * | 2009-03-19 | 2011-05-26 | Tzu-Ching Yang | Epitaxial growth systems |
| JP2012004148A (ja) * | 2010-06-14 | 2012-01-05 | Sumco Corp | エピタキシャル成長装置における内部部材の位置調整方法 |
| US20120076936A1 (en) * | 2010-09-24 | 2012-03-29 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | Substrate processing apparatus, gas nozzle and method of processing substrate |
| CN203530482U (zh) * | 2013-09-17 | 2014-04-09 | 北京思捷爱普半导体设备有限公司 | 一种倒置mocvd反应炉 |
| JP2021163809A (ja) * | 2020-03-31 | 2021-10-11 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜装置 |
| CN115161766A (zh) * | 2022-07-14 | 2022-10-11 | 中国电子科技集团公司第四十八研究所 | 硅外延设备的石墨基座旋转结构及石墨基座水平调节方法 |
| CN115712000A (zh) * | 2022-11-16 | 2023-02-24 | 深圳市重投天科半导体有限公司 | 一种托盘基座测速设备 |
| CN218842407U (zh) * | 2022-12-09 | 2023-04-11 | 宁波合盛新材料有限公司 | 一种碳化硅外延设备的温度及转速监控结构 |
| CN116288707A (zh) * | 2022-08-04 | 2023-06-23 | 中国电子科技集团公司第四十六研究所 | 一种提高大尺寸厚膜硅外延片晶体质量的制备方法 |
| CN117107221A (zh) * | 2016-03-28 | 2023-11-24 | 应用材料公司 | 基座支撑件 |
| CN117488398A (zh) * | 2023-10-30 | 2024-02-02 | 希科半导体科技(苏州)有限公司 | 半导体装置 |
-
2024
- 2024-03-28 CN CN202410362112.5A patent/CN117966263B/zh active Active
Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050223994A1 (en) * | 2004-04-08 | 2005-10-13 | Blomiley Eric R | Substrate susceptors for receiving semiconductor substrates to be deposited upon and methods of depositing materials over semiconductor substrates |
| JP2008034780A (ja) * | 2006-07-07 | 2008-02-14 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | エピタキシャルＳｉＣ膜付き半導体ＳｉＣ基板の製造方法およびそのエピタキシャルＳｉＣ成膜装置 |
| US20110120376A1 (en) * | 2009-03-19 | 2011-05-26 | Tzu-Ching Yang | Epitaxial growth systems |
| JP2012004148A (ja) * | 2010-06-14 | 2012-01-05 | Sumco Corp | エピタキシャル成長装置における内部部材の位置調整方法 |
| US20120076936A1 (en) * | 2010-09-24 | 2012-03-29 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | Substrate processing apparatus, gas nozzle and method of processing substrate |
| CN203530482U (zh) * | 2013-09-17 | 2014-04-09 | 北京思捷爱普半导体设备有限公司 | 一种倒置mocvd反应炉 |
| CN117107221A (zh) * | 2016-03-28 | 2023-11-24 | 应用材料公司 | 基座支撑件 |
| JP2021163809A (ja) * | 2020-03-31 | 2021-10-11 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜装置 |
| CN115161766A (zh) * | 2022-07-14 | 2022-10-11 | 中国电子科技集团公司第四十八研究所 | 硅外延设备的石墨基座旋转结构及石墨基座水平调节方法 |
| CN116288707A (zh) * | 2022-08-04 | 2023-06-23 | 中国电子科技集团公司第四十六研究所 | 一种提高大尺寸厚膜硅外延片晶体质量的制备方法 |
| CN115712000A (zh) * | 2022-11-16 | 2023-02-24 | 深圳市重投天科半导体有限公司 | 一种托盘基座测速设备 |
| CN218842407U (zh) * | 2022-12-09 | 2023-04-11 | 宁波合盛新材料有限公司 | 一种碳化硅外延设备的温度及转速监控结构 |
| CN117488398A (zh) * | 2023-10-30 | 2024-02-02 | 希科半导体科技(苏州)有限公司 | 半导体装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117966263B (zh) | 2024-06-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101047088B1 (ko) | 장치 온도 제어 및 패턴 보상 장치 및 방법 | |
| KR101047089B1 (ko) | 온도 및 방사율/패턴 보상을 포함하는 필름 형성 장치 및방법 | |
| US6770146B2 (en) | Method and system for rotating a semiconductor wafer in processing chambers | |
| US8394229B2 (en) | Susceptor ring | |
| KR101891007B1 (ko) | 화학적 기상 증착을 위한 페로플루이드 밀봉부를 갖는 회전 디스크 리액터 | |
| US6110289A (en) | Rapid thermal processing barrel reactor for processing substrates | |
| JP2017021036A (ja) | その場パイロメーター較正のための方法およびシステム | |
| JP2015522953A (ja) | ＧａＮ系材料用温度制御 | |
| JP2001523391A (ja) | 一体化された強磁性素子を有する回転式サセプタ | |
| WO2010059300A2 (en) | Pyrometry for substrate processing | |
| US20070248493A1 (en) | Furnace for performing dilatometric assays | |
| KR20210128461A (ko) | 서셉터 온도에 국부적으로 영향을 미치는 수단을 갖는 cvd 반응기 | |
| CN117966263B (zh) | 一种带有固定装置的外延炉 | |
| TWI714651B (zh) | 基板加工腔及磊晶薄膜生長製程與方法 | |
| JP2007155723A (ja) | ロータにおける非接触式温度測定装置 | |
| CN115712000A (zh) | 一种托盘基座测速设备 | |
| WO2023232049A1 (zh) | 半导体工艺设备及其工艺腔室和托盘的检测方法 | |
| CN218842407U (zh) | 一种碳化硅外延设备的温度及转速监控结构 | |
| CN209142958U (zh) | 一种输送系统 | |
| CN216919481U (zh) | 单晶材料基片加热装置 | |
| CN114729453A (zh) | 用于具有气流旋转的外延反应器的反应室的基底支撑装置、反应室和外延反应器 | |
| JP3612788B2 (ja) | 加熱炉のヒータ温度制御装置 | |
| SE543143C2 (sv) | Anordning och förfarande för att tillförsäkra planhet hos wafer under tillväxt | |
| CN209311927U (zh) | 自动控温装置 | |
| Stenzel et al. | Magnetic damping array implemented into a space‐compatible multizone furnace for semiconductor crystal growth |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |