CN118109898A - 沉积设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种沉积设备，包括：感应线圈、感应生热单元和反应腔，其中，所述感应线圈设置在所述感应生热单元的外周，所述感应生热单元设置在所述感应线圈和所述反应腔之间，当所述感应线圈被通电时，所述感应生热单元感应生热从而加热所述反应腔，其中，所述感应线圈沿工艺气体的流动方向，在气体入口到气体出口之间依次包括第一线圈组、第二线圈组和第三线圈组，其中，所述第一线圈组、第二线圈组和第三线圈组分别具有第一内径、第二内径和第三内径，所述第二内径大于所述第一内径和所述第三内径。采用本申请的沉积设备可以提高基片表面的温度均匀性，提高薄膜质量。

Description

沉积设备

技术领域

本申请主要涉及半导体领域，尤其涉及一种用于外延生长的沉积设备。

背景技术

在半导体工艺中通常涉及加热处理。外延是制备碳化硅薄膜的一种重要的技术。碳化硅(SiC)外延是指在衬底表面生长一层或数层碳化硅薄膜。SiC具有熔点高、导热性好、不易击穿等优异的电学性质，是制作高频、大功率、耐高温和抗辐射电子器件的最佳材料。目前制备SiC外延层的方法有：液相外延法、分子束外延生长法、磁控溅射法、升华外延法和化学气相沉积法(CVD)等。其中CVD最为常用，其具有生长速率高、便于控制、批量生产等优势。在CVD外延工艺中，衬底(晶圆)被置于反应腔中，通过加热和导入多种反应气体，使衬底表面发生化学反应产生欲沉积的薄膜。外延工艺对温度要求高，不仅需要将反应腔的温度加热到1000℃以上，还需要使衬底表面的温度具有一定的均匀性。因此，如何在高温下使衬底表面的温度保持均匀是亟待解决的问题。

发明内容

本申请要解决的技术问题是如何提高沉积设备中衬底表面的温度均匀性。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种沉积设备，包括：感应线圈、感应生热单元和反应腔，其中，所述感应线圈设置在所述感应生热单元的外周，所述感应生热单元设置在所述感应线圈和所述反应腔之间，当所述感应线圈被通电时，所述感应生热单元感应生热从而加热所述反应腔，其中，所述感应线圈沿工艺气体的流动方向，在气体入口到气体出口之间依次包括第一线圈组、第二线圈组和第三线圈组，其中，所述第一线圈组、第二线圈组和第三线圈组分别具有第一内径、第二内径和第三内径，所述第二内径大于所述第一内径和所述第三内径。

在本申请一实施例中，所述感应生热单元包括设置在所述反应腔上方和/或下方的石墨加热环，所述感应线圈沿所述流动方向具有第一长度，所述石墨加热环沿所述流动方向具有第二长度，所述第一长度大于所述第二长度，并且所述石墨加热环位于所述感应线圈的竖直投影区域之内。

在本申请一实施例中，所述第一长度是所述第二长度的1.3-1.6倍。

在本申请一实施例中，所述感应线圈沿所述流动方向的中点与所述感应生热单元沿所述流动方向的中点对齐。

在本申请一实施例中，所述第二线圈组沿所述流动方向具有第三长度，所述第三长度是基片直径的1.2-1.4倍，在执行工艺时，所述基片位于所述第二线圈组的竖直投影区域之内。

在本申请一实施例中，所述第一内径和所述第三内径是基片直径的1.8-2.2倍。

在本申请一实施例中，所述第二内径沿所述流动方向先增大后减小，其中，所述第二线圈组中具有最大第二内径的线圈在流动方向的位置坐标在基片旋转中心附近。

在本申请一实施例中，所述第二线圈组中具有最大第二内径的线圈在流动方向的位置坐标位于基片旋转中心的靠近所述气体出口的一侧。

在本申请一实施例中，所述最大第二内径是所述第一内径或所述第三内径的1.15-1.35倍。

在本申请一实施例中，所述第二内径沿所述流动方向的变化趋势为线性或圆滑曲线型。

在本申请一实施例中，在所述感应线圈中，靠近所述气体入口一侧的部分感应线圈的平均内径小于靠近所述气体出口一侧的感应线圈的平均内径。

在本申请一实施例中，所述第一线圈组和所述第三线圈组串联设置，所述第二线圈组独立设置，所述沉积设备还包括第一中频电源和第二中频电源，所述第一中频电源连接所述第一线圈组和所述第三线圈组，用于向所述第一线圈组和所述第三线圈组提供独立控制的第一电流，所述第二中频电源连接所述第二线圈组，用于向所述第二线圈组提供独立控制的第二电流，其中，所述第一电流和所述第二电流的电流流向相同，所述第一中频电源和所述第二中频电源的频率相等，所述第一电流大于所述第二电流。

在本申请一实施例中，所述第一线圈组、第二线圈组和第三线圈组分别具有第一螺距、第二螺距和第三螺距，其中，所述第二螺距大于所述第一螺距和所述第三螺距，并且，所述感应线圈的圈数中心靠近所述气体入口。

在本申请一实施例中，所述第二线圈组中的所述第二螺距沿所述流动方向先增大后减小，所述第二线圈组中的最大螺距在所述流动方向上的位置位于基片旋转中心的靠近所述气体出口的一侧。

本申请的沉积设备通过对感应线圈的内径进行分段设置，使位于中段的第二线圈组的第二内径大于位于两端的第一线圈组的第一内径和第三线圈组的第三内径，从而可以使对应第二线圈组的反应腔内的单位面积磁通量减小，有利于降低相应位置处感应生热元件的生热量，进而减小基片相应位置的接收热量，减小基片表面的温度差，提高基片表面的温度均匀性。

附图说明

包括附图是为提供对本申请进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本申请的实施例，并与本说明书一起起到解释本申请原理的作用。附图中：

图1是本申请一实施例的沉积设备的部分结构的正视示意图；

图2是本申请一实施例的沉积设备的部分结构的剖视图；

图3是图2沿AA面的剖视图(另示出了感应线圈)；

图4是本申请一实施例的沉积设备的感应线圈的内径的变化方式示意图；

图5是本申请另一实施例的沉积设备的感应线圈的内径的变化方式示意图；

图6是本申请另一实施例的沉积设备中的感应线圈的示意图；

图7是本申请另一实施例的沉积设备的感应线圈的螺距的变化方式示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本申请的实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其他类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。

如本申请所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，尽管本申请中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本申请说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本申请。

本申请的沉积设备可以用于进行任意目的的CVD半导体工艺，包括但不限于用于外延生长。优选地，该沉积设备用于CVD法SiC外延生长。

图1是本申请一实施例的沉积设备的部分结构的正视示意图。参考图1所示，该沉积设备100包括感应线圈110、感应生热单元120和反应腔130，其中，图1中所示反应腔130为基片W(图未示)在外延生长工艺期间所处的腔室空间。本申请所称的基片W表示衬底、基底、晶圆等，但不限定基片W的形状、大小。在进行外延生长工艺时，气体从气体入口141进入反应腔130，流经反应腔130之后，再从气体出口142流出。图1中标示了气体的流动方向F，大致为沿水平方向从左至右。

感应线圈110设置在感应生热单元120的外周，并且感应线圈110不接触感应生热单元120，感应生热单元120整体上都位于感应线圈110的内部空间中。如图1所示，感应线圈110的两端连接至电源150。感应生热单元120设置在感应线圈110和反应腔130之间。感应生热单元120是磁感应元件，在变化的磁场中感应生热，从而成为感应热源，向反应腔130里提供热量。当电源150接通时，感应线圈110被通电，在感应线圈110内部形成感应磁场，使位于感应磁场内部的感应生热单元120生热，从而对进入反应腔130内部的工艺气体以及基片W进行加热。

通常的感应线圈是等螺距、等内径的。本申请的感应线圈110具有变内径的特点。如图1所示，感应线圈110从气体入口141到气体出口142之间依次包括第一线圈组210、第二线圈组220和第三线圈组230，其中，第一线圈组210、第二线圈组220和第三线圈组230分别具有第一内径D1、第二内径D2和第三内径D3，第二内径D2大于第一内径D1和第三内径D3。也即，感应线圈110的中段的内径大于两端的内径。如图1所示，第二线圈组220中的线圈与感应生热单元120的外周之间的空隙较大，也即线圈与感应生热单元120的距离较大；第一线圈组210的线圈、第三线圈组230的线圈与感应生热单元120的外周之间的空隙较小，也即线圈与感应生热单元120的距离较小。

本申请对第一内径D1和第三内径D3是否相等不做限制，二者可以相等也可以不等。在一些实施例中，第一内径D1和第三内径D3是基片W直径WD的1.8-2.2倍(内径小可以增加磁场强度)。相应地，第二内径D2应大于基片直径WD的1.8-2.2倍(对应于第二内径D2大于第一内径D1和第三内径D3)。在工艺过程中，越靠近气体入口141、气体出口142以及装置内壁面的地方散热越快，导致基片各处散热不均匀，基片的温度大致呈中间高，外周低的状态。为解决该问题，本申请中作出前文中所述的设置：第二内径D2大于第一内径D1和第三内径D3。

通过使位于线圈中段的第二线圈组220具有较大的第二内径D2，使位于线圈两端的第一线圈组210和第三线圈组230具有较小的第一内径D1和第三内径D3，在电源功率相等的情况下，与等内径相比，本申请的感应线圈110中部的单位面积的磁通量减小，感应电流减小，从而使该处的感应生热单元120所生成的热量减小，使原本温度较高的基片中部的加热量相对降低；感应线圈110两端处的单位面积的磁通量相对中部来说变大，感应电流增大，从而使该处的感应生热单元120所生成的热量增大，从而使原本温度较低的气体入口141侧和气体出口142侧的加热量都相对增大，从而提高了基片表面的温度均匀性。

图2是本申请一实施例的沉积设备的剖视图，其中未示出感应线圈110，图3是图2沿AA面的剖视图，其中示出了感应线圈110。结合图2和图3，感应生热单元120包括石墨加热环，具体包括设置在反应腔130上方的第一石墨加热环310和设置在反应腔130下方的第二石墨加热环320。结合图3所示，第一石墨加热环310和第二石墨加热环320的截面都大致为半圆环形，反应腔130位于第一石墨加热环310和第二石墨加热环320之间，也可以认为反应腔130是由第一石墨加热环310和第二石墨加热环320围设形成的空间。第一石墨加热环310、第二石墨加热环320和反应腔130的截面形状在整体上可以大致为圆形。

结合图2和图3，在一些实施例中，该沉积设备100还包括位于反应腔130前端的前保温件331、位于反应腔130后端的后保温件332以及位于第一石墨加热环310外周的上保温件333和位于第二石墨加热环320外周的下保温件334。该位于四个位置的保温件将第一石墨加热环310和第二石墨加热环320包裹在其中，都起到保持反应腔130内温度的作用。该四者保温件都可具体实施为保温石墨毡，包覆在第一石墨加热环310和第二石墨加热环320的外表面上。

发明人发现，对于等内径的感应线圈来说，由于线圈匝数是有限的，磁场强度在其中部区域相对均匀，但是在感应线圈的两侧端口处变化较大，从而导致感应生热单元120在中部的产热量相对高，但是两端口处的产热量则相对低。为避免前述感应线圈端部磁场分布不均匀所带来的感应生热单元120的产热量不均的问题，优选的，感应线圈110的长度大于感应生热单元120的长度，且感应生热单元120位于感应线圈110的竖直投影区域内。如此设置，可以使感应生热单元120的产热更均匀。

具体的，结合图1和图2，感应线圈110沿流动方向F具有第一长度L1，第一石墨加热环310和第二石墨加热环320沿竖直方向对齐，并且长度相等，二者沿流动方向F均具有第二长度L2。第一长度L1大于第二长度L2，并且第一石墨加热环310和第二石墨加热环320均位于感应线圈110的竖直投影区域之内。也就是沿流动方向F观察，第一石墨加热环310和第二石墨加热环320完全位于感应线圈110的内部。在这些实施例中，对于感应线圈110与第一石墨加热环310、第二石墨加热环320是否对中不做限制，“对中”表示感应线圈110的中点与第一石墨加热环310、第二石墨加热环320的中点对齐，即多个中点的横坐标相等。

更具体地，第一长度L1是第二长度L2的1.3-1.6倍。

为了进一步的提高基片表面温度的均匀性，沿气体流动方向F观察，本申请还进一步使感应线圈110的中点与感应生热单元120的中心对齐。在不考虑气体进出对热场的扰动的前提下，这样会使得沿气体流动方向F，感应生热单元120上感应产生的热量相对于感应生热单元120的中心对称。

具体的，当感应生热单元120包括第一石墨加热环310和第二石墨加热环320时，感应线圈110沿流动方向F的中点与第一石墨加热环310、第二石墨加热环320沿流动方向F的中点对齐。

更进一步的，基片W的旋转中心与感应生热单元120的中心对齐，此时，感应线圈110的中点也与基片W的旋转中心对齐。后文将“基片W的旋转中心”称为基片旋转中心。同样的，在不考虑气体进出对热场的扰动的前提下，这样可以使得基片上的温度以基片旋转中心为中心大致呈对称状态。

具体的，参考图1和图2，在一些实施例中，感应生热单元120还包括用于承载和旋转基片W的石墨气浮托盘340(当感应线圈110通电时，石墨气浮托盘340也可以感应生热，因此其也属于感应生热单元120的一部分)。在这些实施例中，感应线圈110沿流动方向F的中点与石墨气浮托盘340的旋转中心对齐，第一石墨加热环310、第二石墨加热环320和石墨气浮托盘340的中点对齐。在执行工艺时，基片旋转中心与石墨气浮托盘340的旋转中心对齐。因此根据这些实施例可以使感应线圈110的中点、感应生热单元120的中点都与基片旋转中心对齐。需说明，反应腔130内的加热热量主要来自于第一石墨加热环310和第二石墨加热环320。

通过使感应线圈110沿流动方向F的中点与基片旋转中心对齐，使得在不考虑气体流动对热场带来的扰动的前提下，基片W上的温度关于基片旋转中心对称。此设置给调节基片表面温度均匀性提供了便利。

如图1所示，在一些实施例中，第二线圈组220沿流动方向F具有第三长度L3，石墨气浮托盘340沿流动方向F具有第四长度L4，第三长度L3大于第四长度L4，并且石墨气浮托盘340位于第二线圈组220的竖直投影区域之内。在该些实施例中，沿流动方向F观察，石墨气浮托盘340完全位于第二线圈组220所对应的加热区域中，从而使得基片W能够位于石墨加热环产热量均较低的中间区域，进而使基片从石墨加热环上接收更少的热量，进而减小基片上的温度梯度，增加基片的温度均匀性。

在一些实施例中，第三长度L3是基片W直径的1.2-1.4倍，并且，在执行外延工艺时，基片W位于第二线圈组220的竖直投影区域之内，这样可确保基片W在工艺过程中完全位于第二线圈组220所对应的加热区域中。

进一步地，在不要求感应线圈110整体上与石墨气浮托盘340对中的实施例中，石墨气浮托盘340的旋转中心可以仅与第二线圈组220的中点对齐，也有利于提高基片的温度均匀性。

如图1所示，该实施例中的第二线圈组220的第二内径D2沿流动方向F具有先增大后减小的特点。下面采用图4和图5来说明感应线圈110的内径变化方式。

如图4所示，其中横轴是线圈长度，横轴箭头所指方向为气体的流动方向F，纵轴是线圈内径。图中示出了对应于图1中的第一线圈组210、第二线圈组220和第三线圈组230。其中，第一线圈组210的最左端处用圆圈圈出表示线圈入口端401，也即线圈的一端；第三线圈组230的最右端处用圆圈圈出表示线圈出口端402，也即线圈的另一端。第一线圈组210和第二线圈组220在交界点411处相互连接，第二线圈组220和第三线圈组230在交界点412处相互连接。第一线圈组210中的线圈都具有相同的第一内径D1，表现为图4中从线圈入口端401到交界点411之间的一段直线；第三线圈组230中的线圈都具有相同的第三内径D3，表现为图4中从交界点412到线圈出口端402之间的一段直线。并且，在图4所示实施例中，D1＝D3。第二线圈组220中的线圈的第二内径D2沿着流动方向F先增大后减小。并且，在图4所示实施例中，第二内径D2的变化趋势为圆滑曲线形，具体可实施为开口朝下的抛物线型。

在图4中，坐标原点O对应于基片旋转中心，也即石墨气浮托盘340的旋转中心。WD用于表示基片W的直径。图4进一步表明，在该实施例中，第二线圈组220的长度大于基片W的直径WD，并且感应线圈110的内径大小在整体上以穿过基片旋转中心的轴线为轴对称而分布。其中，第二线圈组220中具有最大第二内径的线圈位于第二线圈组220的中点420，也即具有最大第二内径的线圈位于坐标原点O。在实际中，由于感应线圈110是由多匝线圈卷绕而成，第二线圈组220的中点420的横坐标可能并不为0，而是在0附近。因此，在本申请中，当描述“具有最大第二内径的线圈位于坐标原点O”时，表示具有最大第二内径的线圈位于坐标原点O附近，也可描述为：具有最大第二内径的线圈位于基片旋转中心附近。

在一些实施例中，感应线圈110的内径大小在整体上不以穿过基片旋转中心的轴线为轴对称分布。具体的：在感应线圈中，靠近气体入口侧的感应线圈的平均内径小于靠近气体出口侧的感应线圈的平均内径。换言之，将感应线圈从对应于基片旋转中心的位置分为两组，第一组靠近气体入口侧，第二组靠近气体出口侧，第一组的平均内径小于第二组的平均内径。

由于进入腔室的气体温度低于基片W的温度，且随着气体在腔室中的流动，其是逐渐被加热的。因此，相比于气体出口侧，在气体入口侧气体和基片W之间的温差更大，这也就使得相比于靠近气体出口侧的基片部分，靠近气体入口侧的基片部分温度更低。而“第一组的平均内径小于第二组的平均内径”的设置方式可以实现对靠近气体入口侧的基片的温度补偿。

详细的，在一些实施例中，具有最大第二内径的线圈的横坐标大于0，即具有最大第二内径的线圈在流动方向的位置坐标位于基片旋转中心的靠近气体出口的一侧，也即其横坐标位于原点O的右侧，靠近气体出口侧。应当理解，这里描述的“具有最大第二内径的线圈的横坐标大于0”区别于前文中所描述的“位于坐标原点O”。根据该实施例，使得靠近气体入口侧的感应线圈的平均内径小于靠近气体出口侧的感应线圈的平均内径，从而使得气体入口侧的加热量更大，有利于平衡入口侧和出口侧的基片的温度梯度。

在一些实施例中，第一内径D1小于第三内径D3，同样可以使靠近气体入口侧的感应线圈的平均内径小于靠近气体出口侧的感应线圈的平均内径，从而使气体入口侧的加热量较大，使气体出口侧的加热量较小。

应当理解：前述“使具有最大第二内径的线圈的横坐标大于0”和“使第一内径D1小于第三内径D3”的两种技术手段可以单独使用也可以组合使用。

在前文所描述的实施例中，沿流动方向F观察，第二线圈组220的外周呈圆滑曲线型，也即沿流动方向F观察，第二线圈组220的第二内径D2的变化呈圆滑的曲线型，在其他的实施例中，第二内径D2的变化还可以是线性的，例如是直线型或折线型。其中，直线型表示第二内径D2的变化趋势是一条直线，该直线为任意斜率，包括水平线。折线型表示第二内径D2的变化趋势是由若干条不同斜率的直线连续组成。以折线型为例，在图4中，可以将从交界点411到中点420之间的曲线替换为直线，并将从中点420到交界点412之间的曲线替换为直线。这两段直线组合起来即为前文中描述的折线型。图4仅为示例，在其他的实施例中，第二内径D2的变化趋势可以是由多于两段的多段直线组合而成。

感应线圈的内径与其对应的感应生热单元120的生热热量负相关，内径越大，生热热量越小，内径越小，生热热量越大。当第二内径D2的变化趋势为图4所示的抛物线型时，第二内径D2在对应基片旋转中心位置处的斜率最小，变化最小，因此使得基片旋转中心处的磁场强度趋于一致，感应生热单元120所生成的热量也基本一致。相对于线性的变化趋势来说，抛物线型的变化趋势使得基片旋转中心附近的温度更均匀。因此，优选地，第二内径D2沿流动方向F的变化趋势为抛物线型。

参考图5，该实施例与图4所示实施例的区别在于，第二内径D2的数值固定的，而不是变化的，其变化趋势是线性中的直线型，直线的斜率为0。第二内径D2同时大于第一内径D1和第三内径D3。其他相同部分不再展开。

在一些实施例中，第二内径D2沿流动方向的变化趋势还可以由直线、折线、圆滑曲线等不同趋势组合而成，本领域技术人员可以通过试验确定效果最好的组合方式。

如图1所示实施例中，感应线圈110的两端连接至一个电源150。在一些实施例中，本申请的沉积设备包括两个电源。

图6是本申请一实施例的沉积设备中的感应线圈的示意图。参考图6所示，该感应线圈600也具有中部内径大、两端内径小的特点，具体地，感应线圈600沿流动方向F包括第一线圈组610、第二线圈组620和第三线圈组630，其中，第一线圈组610和第三线圈组630串联设置，第二线圈组620独立设置。前述第一线圈组610、第二线圈组620和第三线圈组630缠绕方向一致。如图所示，第一线圈组610和第三线圈组630分别位于第二线圈组620的两侧，二者之间的连接线从第二线圈组620的内部空间穿过。第一中频电源641的一端连接在第一线圈组610的一端，第一中频电源641的另一端连接在第三线圈组630的一端，用于向第一线圈组610和第三线圈组630提供独立控制的第一电流。第二中频电源642连接在第二线圈组620的两端，用于向第二线圈组620提供独立控制的第二电流，并且，第一电流和第二电流的电流流向是相同的。其中，第一中频电源641和第二中频电源642的频率相等。

根据上述实施例，使得位于中部和两端的线圈组的电流和功率都能独立控制，从而可以灵活地调控各部位的加热速率。

在一些实施例中，第一电流大于第二电流。电源的电流大小与生热量具有正相关关系。根据这些实施例，可以进一步降低第二线圈组620对应的基片区域的产热量，增加第一线圈组610和第三线圈组630对应的基片区域的产热量，缩小中部和两端的温度差。更具体地，第二电流是第一电流的85％-95％。

应当理解，前述通过改变电流大小来调节基片W表面温度均匀性的技术方案可以与本申请中提到的其他技术方案相结合。

在其他的实施例中，在变内径的基础上，还可以进一步通过改变感应线圈的螺距来调控基片W的温度梯度。

图7是本申请另一实施例的沉积设备的感应线圈的螺距的变化方式示意图，其中，横轴表示线圈长度，与图4和图5中的横轴含义相同，纵轴则表示线圈螺距，螺距指线圈上的一点沿线圈旋转一周在轴向上所移动的距离，通常也可以理解为相邻匝线圈之间的距离。图7中示出了第一线圈组710、第二线圈组720、第三线圈组730、线圈入口端701、线圈出口端702。坐标原点O对应于基片旋转中心740，基片W具有基片直径WD，根据图7，基片W完全位于第二线圈组720的竖直投影内。L2表示石墨加热环的长度：第二长度L2，在该实施例中，石墨加热环也完全位于感应线圈的竖直投影内。并且，石墨加热环的中点与基片旋转中心740对齐。在该实施例中，第一线圈组710、第二线圈组720和第三线圈组730分别具有第一螺距、第二螺距和第三螺距，其中，第二螺距大于第一螺距和第三螺距。螺距大的线圈区域线圈密度小，对应的磁通量小，感应生热单元生热热量少，螺距小的线圈区域线圈密度大，对应的磁通量大，感应生热单元生热热量多。该实施例通过在不同区域设置不同螺距，改变磁场分布，使得石墨加热环在两端所产生的热量增加，中间的热量减少，进而减小基片中部相应位置的接收热量，减小基片表面的温度差，有利于提高基片表面的温度均匀性，提高成膜质量。

在图示实施例中，第二线圈组720中的第二螺距沿流动方向F先增大后减小。在一些实施例中，第二线圈组720中的第二螺距也可以基本保持不变。

进一步的，感应线圈的圈数中心的横坐标不同于基片旋转中心740的横坐标。如图7所示，其中示出了感应线圈的圈数中心750。圈数中心750位于基片旋转中心740的左侧，即靠近气体入口侧。

同前文中所描述的那样，相比于靠近气体出口侧的基片部分，靠近气体入口侧的基片部分温度更低。而将感应线圈的圈数中心设置在更靠近气体入口侧会使得：相较于气体出口侧，气体入口侧对应有更多的感应线圈。当感应线圈通电时，靠近气体入口侧的石墨加热环也就能够感应产生更多的热量，进而实现对靠近气体入口侧的基片部分的温度补偿。

更进一步的，如图7所示，第二线圈组720中的最大螺距760在流动方向F上的位置位于基片旋转中心740靠近气体出口的一侧。根据该些实施例，从整体上来看，以基片旋转中心740为基准，位于旋转中心740左侧的线圈的平均螺距较小，位于旋转中心740右侧的线圈的平均螺距较大，从而使气体入口侧的加热热量相对大于气体出口侧的加热热量，更进一步的使靠近气体入口侧的基片温度得到补偿，降低靠近气体入口侧和靠近气体出口侧的基片的温度差。

本申请的沉积设备通过调节感应线圈的内径、螺距以及电流大小，可以灵活地对反应腔内的温度分布进行控制，以从成膜质量、成膜效率、成本管理等各个方面实现最优方案。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述申请披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。

同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，本申请中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本申请一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。

Claims (14)

1.一种沉积设备，其特征在于，包括：感应线圈、感应生热单元和反应腔，其中，所述感应线圈设置在所述感应生热单元的外周，所述感应生热单元设置在所述感应线圈和所述反应腔之间，当所述感应线圈被通电时，所述感应生热单元感应生热从而加热所述反应腔，其中，所述感应线圈沿工艺气体的流动方向，在气体入口到气体出口之间依次包括第一线圈组、第二线圈组和第三线圈组，其中，所述第一线圈组、第二线圈组和第三线圈组分别具有第一内径、第二内径和第三内径，所述第二内径大于所述第一内径和所述第三内径。

2.如权利要求1所述的沉积设备，其特征在于，所述感应生热单元包括设置在所述反应腔上方和/或下方的石墨加热环，所述感应线圈沿所述流动方向具有第一长度，所述石墨加热环沿所述流动方向具有第二长度，所述第一长度大于所述第二长度，并且所述石墨加热环位于所述感应线圈的竖直投影区域之内。

3.如权利要求2所述的沉积设备，其特征在于，所述第一长度是所述第二长度的1.3-1.6倍。

4.如权利要求1所述的沉积设备，其特征在于，所述感应线圈沿所述流动方向的中点与所述感应生热单元沿所述流动方向的中点对齐。

5.如权利要求1所述的沉积设备，其特征在于，所述第二线圈组沿所述流动方向具有第三长度，所述第三长度是基片直径的1.2-1.4倍，在执行工艺时，所述基片位于所述第二线圈组的竖直投影区域之内。

6.如权利要求1所述的沉积设备，其特征在于，所述第一内径和所述第三内径是基片直径的1.8-2.2倍。

7.如权利要求1所述的沉积设备，其特征在于，所述第二内径沿所述流动方向先增大后减小，其中，所述第二线圈组中具有最大第二内径的线圈在流动方向的位置坐标在基片旋转中心附近。

8.如权利要求1所述的沉积设备，其特征在于，所述第二线圈组中具有最大第二内径的线圈在流动方向的位置坐标位于基片旋转中心的靠近所述气体出口的一侧。

9.如权利要求7或8所述的沉积设备，其特征在于，所述最大第二内径是所述第一内径或所述第三内径的1.15-1.35倍。

10.如权利要求7或8所述的沉积设备，其特征在于，所述第二内径沿所述流动方向的变化趋势为线性或圆滑曲线型。

11.如权利要求1所述的沉积设备，其特征在于，在所述感应线圈中，靠近所述气体入口一侧的部分感应线圈的平均内径小于靠近所述气体出口一侧的感应线圈的平均内径。

12.如权利要求1所述的沉积设备，其特征在于，所述第一线圈组和所述第三线圈组串联设置，所述第二线圈组独立设置，所述沉积设备还包括第一中频电源和第二中频电源，所述第一中频电源连接所述第一线圈组和所述第三线圈组，用于向所述第一线圈组和所述第三线圈组提供独立控制的第一电流，所述第二中频电源连接所述第二线圈组，用于向所述第二线圈组提供独立控制的第二电流，其中，所述第一电流和所述第二电流的电流流向相同，所述第一中频电源和所述第二中频电源的频率相等，所述第一电流大于所述第二电流。

13.如权利要求1所述的沉积设备，其特征在于，所述第一线圈组、第二线圈组和第三线圈组分别具有第一螺距、第二螺距和第三螺距，其中，所述第二螺距大于所述第一螺距和所述第三螺距，并且，所述感应线圈的圈数中心靠近所述气体入口。

14.如权利要求13所述的沉积设备，其特征在于，所述第二线圈组中的所述第二螺距沿所述流动方向先增大后减小，所述第二线圈组中的最大螺距在所述流动方向上的位置位于基片旋转中心的靠近所述气体出口的一侧。