CN215887227U

CN215887227U - 化学气相沉积装置

Info

Publication number: CN215887227U
Application number: CN202023142188.3U
Authority: CN
Inventors: 吴铭钦; 刘峰
Original assignee: Suzhou Yuzhu Electromechanical Co ltd
Current assignee: Suzhou Yuzhu Electromechanical Co ltd
Priority date: 2020-12-21
Filing date: 2020-12-21
Publication date: 2022-02-22
Anticipated expiration: 2030-12-21

Abstract

一种化学气相沉积装置，包括一基板座、一主加热系统及一辅助加热系统。该主加热系统是用以将该基板座以及在该基板座上的基板的温度加热至一预设值。该辅助加热系统是用以将该基板的各个部位的温度从该预设值加热至各自的温度目标值。该辅助加热系统可以局部加热基板的各个部位，以使基板的各个部位的温度相同或不同。

Description

化学气相沉积装置

技术领域

本创作是有关一种化学气相沉积装置，特别是关于一种具有多个加热系统的化学气相沉积装置。

背景技术

图1显示传统的化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition；CVD)装置10的一部分。图2显示图1中化学气相沉积装置10的局部剖面图。参照图1及图2，化学气相沉积装置10包括一基板座12、一盖板14以及一加热系统16。基板座12具有多个容置槽A121、容置槽B122、容置槽C123、容置槽D124、容置槽E125及容置槽F126用以放置基板20。盖板14可以覆盖基板座12。基板座12与盖板14之间形成一反应室18。反应室18内可注入要进行CVD的反应气体。加热系统16位于基板座12的下方，加热系统16包括加热器162。加热器162可以是热阻丝加热器或射频加热器。

在理想状况下，基板20在CVD制程期间，基板20各部位的温度应该一致。然而，基板20在CVD制程中可能产生翘曲(warpage)，如图3所示基板20的中心处向上拱起，这将导致基板20中心的温度低于基板20二侧的温度。

实用新型内容

根据本创作，一种化学气相沉积装置包括一基板座、一主加热系统及至少一辅助加热系统。该基板座是用以放置基板。该主加热系统是用以将该基板座以及该基板的温度加热至一预设值。该至少一辅助加热系统是用以将该基板的各个部位的温度从该预设值加热至各自的温度目标值。该主加热系统的功率高于该至少一辅助加热系统的功率，而该至少一辅助加热系统的加热速度快于该主加热系统的加热速度。该至少一辅助加热系统可以局部加热基板的各个部位，以控制基板的各个部位的温度相同或不同。该至少一辅助加热系统包括红外线加热器或激光加热器。该化学气相沉积装置更包括一传感器用以感测该基板座上的基板的各个部位的温度产生一温度传感信号给该至少一辅助加热系统。

附图说明

图1显示传统的化学气相沉积装置的一部分。

图2显示图1中化学气相沉积装置的局部剖面图。

图3显示图2中基板产生翘曲的示意图。

图4显示本创作化学气相沉积装置的第一实施例。

图5显示图4中化学气相沉积装置的局部剖面图。

图6显示图5中辅助加热系统的第一实施例。

图7显示图5中辅助加热系统的第二实施例。

图8显示图5中辅助加热系统的第三实施例。

图9显示本创作化学气相沉积装置的第二实施例。

图10显示本创作化学气相沉积装置的第三实施例。

图11显示本创作温度控制方法的实施例。

图12显示图5中的基板发生翘曲的实施例。

图13显示图12中基板不同位置的温度。

图14显示本创作局部加热的实施例。

图15显示图11中步骤S12的第一实施例。

图16显示基板上不同位置的温度。

图17显示图11中步骤S12的第二实施例。

图18显示基板上不同位置的温度。

附图标记列表：10-化学气相沉积装置；12-基板座；121-容置槽A；122-容置槽 B；123-容置槽C；124-容置槽D；125-容置槽E；126-容置槽F；14-盖板；16-加热系统；162-加热器；18-反应室；20-基板；30-化学气相沉积装置；34-盖板；342-开口；36-主加热系统；38-传感器；40-辅助加热系统；402-红外线灯泡或激光光源； 60-化学气相沉积装置；70-化学气相沉积装置。

具体实施方式

图4显示本创作化学气相沉积装置的第一实施例。图5显示图4中化学气相沉积装置的局部剖面图。参照图4及图5，化学气相沉积装置30包括一基板座12、一盖板34、一主加热系统36、一传感器38以及一辅助加热系统40。基板座12具有多个容置槽A121、容置槽B122、容置槽C123、容置槽D124、容置槽E125及容置槽F126，每一个容置槽A121、容置槽B122、容置槽C123、容置槽D124、容置槽E125及容置槽F126可以放置一个基板20。化学气相沉积装置30可以控制基板座12旋转以及控制基板20旋转。盖板34覆盖基板座12。基板座12与盖板34之间形成一反应室18。反应室18内可注入要进行CVD的反应气体。加热系统16位于基板座12的下方，但本创作不限于此，例如加热系统16也可以设置在基板座12 的上方。主加热系统36包括加热器162。加热器162可以是热阻丝加热器或射频加热器。传感器38设置在盖板34上，透过盖板34的开口342感测基板20的各部位的温度。辅助加热系统40设置在盖板34上，透过盖板34的开口342对基板20加热。虽然主加热系统36的功率高于辅助加热系统40的功率，但是主加热系统36所要加热的对象是基板座12，再由基板座12把热量传输到基板20，而基板座12的质量很大，导致基板座12及基板20的温度升降速度较慢。辅助加热系统40的加热对象是基板20，由于基板20的质量很小容易加热，所以辅助加热系统40可以让基板20的温度快速变化。换言之，对于基板20而言，辅助加热系统40的加热速度快于主加热系统36的加热速度。在此，加热速度是指温度的上升速度。辅助加热系统40可以是但不限于红外线加热器或激光加热器。由于化学气相沉积装置30可以旋转基板20，因此传感器38可以依序感测到基板20的各部位的温度，并产生温度传感信号给辅助加热系统40。辅助加热系统40根据温度传感信号对基板20进行局部加热。局部加热可以是但不限于区块加热、线形加热或扫描点加热。同样的，由于基板20被旋转，因此辅助加热系统40可依序对基板20的各部位进行局部加热。在其他实施例中，传感器38也可以整合至辅助加热系统40 中。

图6显示图5中辅助加热系统40的第一实施例，其具有多个红外线灯泡或激光光源402组成阵列。图6的辅助加热系统40可以对基板20进行区块加热。图7显示图5中辅助加热系统40的第二实施例，其具有多个红外线灯泡或激光光源402 位于一直线上。图7的辅助加热系统40可以对基板20进行线形加热。图8显示图5 中辅助加热系统40的第三实施例，其具有一个红外线灯泡或激光光源402。图8 的红外线灯泡或激光光源402可以转动或移动以将红外线或激光光投射到不同位置以达成扫描点加热。

图9显示本创作化学气相沉积装置的第二实施例。如同图4及图5所示的化学气相沉积装置30，图9的化学气相沉积装置60同样包括一基板座12、一盖板34、一主加热系统36、一传感器38以及一辅助加热系统40，其中基板座12具有多个容置槽A121、容置槽B122、容置槽C123、容置槽D124、容置槽E125及容置槽F126 供放置基板20。差异在于，图4的传感器38及辅助加热系统40可以同时对一个基板20进行温度感测及加热，但图9的传感器38及辅助加热系统40是在不同时间对同一个基板20进行温度感测及加热。具体来说，图9中容置槽A121内的基板20 被旋转使得传感器38可以感测基板20上各部位的温度产生一温度传感信号。接着，随着基板座12的旋转，容置槽A121会移动至原先容置槽B122的位置，此时辅助加热系统40会根据先前得到的温度传感信号对容置槽A121内的基板20进行加热。

图10显示本创作化学气相沉积装置的第三实施例。如同图4及图5所示的化学气相沉积装置30，图10中的化学气相沉积装置70同样包括一基板座12、一盖板34、一主加热系统36、一传感器38以及一辅助加热系统40，其中基板座12具有多个容置槽A121、容置槽B122、容置槽C123、容置槽D124、容置槽E125及容置槽F126供放置基板20。化学气相沉积装置70的操作与图9的化学气相沉积装置 60相同，都是利用基板座12的旋转特性，让传感器38及辅助加热系统40在不同时间对同一个基板20进行温度感测及加热。差别在于，化学气相沉积装置70的传感器38及辅助加热系统40覆盖整个基板20，因此可以在基板20不旋转的情况下，感测整个基板20的温度以及对整个基板20进行局部加热。

在前述实施例中，化学气相沉积装置30、60及70只有一个辅助加热系统40，但本创作的化学气相沉积装置30、60及70也可以使用多个辅助加热系统40来达成不同应用。此外，化学气相沉积装置30、60及70对每一个基板20的温度是可以独立控制的，例如容置槽A121内的基板20的温度可控制在900℃，而容置槽 B122内的基板20的温度可控制在920℃。

图11显示本创作温度控制方法的实施例。参照图5及图11，在CVD制程开始时，主加热系统36开始对基板座12及在基板座12上的基板20加热，如步骤S10所示。在基板座12与基板20的温度达到一预设值时，将反应气体注入反应室18。如图12及图13所示，在主加热系统36的加热过程中，可能因基板20翘曲或其他原因造成基板20的各部位的温度不同。在步骤S10结束后，辅助加热系统40被启动以对基板20进行局部加热，以使基板20的各个部位的温度从该预设值加热至各自的温度目标值，如步骤S12所示。图14显示局部加热的实施例，辅助加热系统40可以针对基板20上不同位置施加不同程度的能量，进而使基板20的各个部位产生不同的温度变化量。辅助加热系统40施加的能量越大，基板20上对应位置的温度提升越多。能量的大小可以通过控制红外线灯泡或激光光源402的功率或是照射时间长短来决定。

图15显示图11中步骤S12的第一实施例。在图11的步骤S10结束后，传感器 38感测基板20的各个部位的温度产生一温度传感信号给辅助加热系统40，如图 15的步骤S122所示。接着，辅助加热系统40根据该温度传感信号判断基板20的各个部位的温度，并且对基板20的各个部位进行局部加热，如步骤S124所示。在步骤S124中，基板20的各个部位设定相同的温度目标值，因此辅助加热系统 40对基板20上温度较低的部位施加较高的能量，对温度较高的部位施加较低的能量，因而使基板20的各个部位被加热至相同的温度，如图13、图14及图16所示。

图17显示图11中步骤S12的第二实施例。在图11的步骤S10结束后，传感器 38感测基板20的各个部位的温度产生一温度传感信号给辅助加热系统40，如图 17的步骤S122所示。接着，辅助加热系统40根据该温度传感信号判断基板20的各个部位的温度，并且对基板20的各个部位进行局部加热，如步骤S126所示。在步骤S126中，基板20的各个部位设定不同的温度目标值，因而使基板20上的温度分布会呈规则或不规则变化，如图18所示。

以上对于本创作之较佳实施例所作的叙述是阐明之目的，而无意限定本创作精确地为所揭露的形式，基于以上的教导或从本创作的实施例学习而作修改或变化是可能的，实施例是解说本创作的原理以及让熟习该项技术者以各种实施例利用本创作在实际应用上而选择及叙述，本创作的技术思想企图由权利要求书的内容及其均等来决定。

Claims

1.一种化学气相沉积装置，其特征在于，包括：

一基板座，用以放置基板；

一主加热系统，位于该基板座一侧，用以将该基板座以及在该基板座上的基板的温度加热至一预设值；以及

一辅助加热系统，位于该基板座的另一侧，用以将该基板座上的基板的各个部位的温度从该预设值加热至各自的温度目标值。

2.根据权利要求1所述的化学气相沉积装置，其特征在于，该主加热系统的功率高于该辅助加热系统的功率，该辅助加热系统的加热速度快于该主加热系统的加热速度。

3.根据权利要求1所述的化学气相沉积装置，其特征在于，该辅助加热系统是用以将该基板座上的基板的各部位加热至不同的温度目标值。

4.根据权利要求1所述的化学气相沉积装置，其特征在于，该辅助加热系统是用以将该基板座上的基板的各部位加热至相同的温度目标值。

5.根据权利要求1所述的化学气相沉积装置，其特征在于，该辅助加热系统包括红外线加热器或激光加热器。

6.根据权利要求1所述的化学气相沉积装置，其特征在于，更包括一传感器连接该辅助加热系统，用以感测该基板座上的基板的各个部位的温度产生一温度传感信号给该辅助加热系统。