TW202035784A - 具有用於局部影響基板座溫度之構件的cvd反應器 - Google Patents

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Abstract

本發明係有關於一種用於對基板進行熱處理之裝置及方法，裝置具有用於容置至少一個基板之基板座(5)，基板座可由加熱裝置(13)加熱並且可經旋轉驅動器(20)驅動而繞旋轉軸(A)旋轉。為了補償旋轉著的基板座(5)上的局部溫差，設置用於以侷限於局部之方式以及與基板座(5)之旋轉運動同步之方式對前往或來自基板座(5)之熱輸運施加影響的構件(14、14'；15、16)。特別是如下設置：將具有變化著的導熱特性之調溫氣體以週期性脈衝之方式透過饋送開口(14')送入基板座(5)與調溫裝置(30)之間的間隙(10)中。

Description

具有用於局部影響基板座溫度之構件的CVD反應器
本發明係有關於一種用於對基板進行熱處理之裝置，該裝置具有用於容置至少一個基板之基板座，該基板座可由加熱裝置加熱並且可經旋轉驅動器驅動而繞旋轉軸旋轉。
此外，本發明係有關於一種對基板進行熱處理之方法，其中，基板座承載至少一個基板，被加熱裝置加熱並且經驅動而繞旋轉軸旋轉。
US 8,249,436 B2描述一種裝置及一種方法，其中，藉由脈衝雷射束以侷限於局部之方式為圍繞旋轉軸旋轉之基板座提供熱量。
上述類型之裝置及方法例如亦披露於DE 10 2009 044 276 A1中。所述類型之裝置體現為具有氣密殼體且殼體中設有製程室之CVD反應器。製程室底部係由經驅動而可繞旋轉軸旋轉之基板座形成。基板座上設有圍繞中央氣體入口構件沿周向均勻分佈之基板架，該等基板架分別承載一個基板並且經沖洗氣流驅動旋轉而保持懸浮。基板座在加熱裝置上方旋轉，加熱裝置係為由冷卻劑冷卻之感應線圈。用第一高溫計測量基板座之底面溫度。用第二高溫計測量平放於基板架上之基板的溫度。感應線圈產生高頻交變場，高頻交變場在以石墨製成之基板座內部產生渦電流，從而可將基板座加熱至製程溫度。由於製造技術方面的不足，基板座之材料不具有均勻分佈的導電性，以至於形成低導電區及高導電區。因此，產生於基板座中之感應渦電流將在不同位置遇到不同電阻，使得基板座之加熱程度因位置不同而不同。在平均溫度為650℃之情況下，基板座內部之溫差可達5 K至8 K。將佈置有基板之基板座頂面的橫向溫度剖面設計得儘可能均勻，實乃一項技術挑戰。
DE 10 2011 055 061 A1揭露一種CVD反應器，其中，可將強導熱氣體與弱導熱氣體所組成之氣體混合物送入加熱裝置與基板座底面之間的間隙中。
以下公開案亦屬於先前技術：DE 10 2005 056 536 A1、DE 10 2009 043 960 A1、DE 10 2011 053 498 A1、DE 10 2013 109 155 A1、DE 10 2014 104 218 A1、DE 10 2017 105 333 A1、US 2018/0182635 A1、US 5 468 299 A。
本發明之目的在於提供若干能補償基板座之局部溫差的措施。
該目的藉由申請專利範圍中所提供之發明而達成，其中，附屬項不僅構成並列請求項中所提供之發明的有利改良方案，亦為該目的之獨立解決方案。
首先且實質上提出：設置用於在至少一個侷限於局部的熱影響區處以週期性脈衝之方式改變基板座之供熱與散熱的構件。該等構件與基板座之旋轉運動同步工作。本發明之方法係以侷限於局部之方式以及與基板座之旋轉運動同步之方式對來自或前往基板座的熱輸運施加影響。熱影響區相對於裝置殼體為空間固定。熱影響區所延伸的方位角範圍較佳小於基板座之基板架所佔據的圍繞基板座之旋轉中心的角度範圍。為旋轉著的基板座之熱影響區提供或排出熱量的脈衝持續時間係經選擇以使得熱量僅在因基板座材料之局部導電性較高而加熱不足的部位處(亦即，在較冷部位處)傳遞到旋轉著的基板座上。裝置具有控制器，控制器與可用來偵測基板座之局部旋轉角度的旋轉角度偵測器共同作用。控制器例如以如下方式使熱影響與基板座之旋轉運動同步：在基板座旋轉過程中，總是將熱量施加於同一個部位。由此，基板座每旋轉一周，(相對於殼體為)位置固定的熱流皆較佳施加於基板座之同一個熱影響區。本發明提出：在熱影響區之區域中，週期性地改變介質之導熱特性。特別是如下設置：該介質係在基板座與調溫裝置之間延伸。尤佳提出以下方案：在熱影響區之區域中，以週期性脈衝之方式影響佈置在基板座與調溫裝置之間之物質的導熱特性，其中，週期時長係為基板座旋轉一周之旋轉時間(Umlaufzeit)，並且脈衝寬度小於旋轉週期。為此，特別是如下設置：間隙在基板座與調溫裝置之間延伸，沖洗氣流穿過該間隙。間隙中可設有一個或數個局部的饋送開口，透過饋送開口將調溫氣體送入間隙中。具有第一熱導率之沖洗氣體可持續穿過間隙。透過饋送開口以週期性脈衝之方式以及侷限於局部之方式饋送第二沖洗氣體，第二沖洗氣體具有不同於第一沖洗氣體之熱導率。特別是如下設置：持續穿過間隙之第一沖洗氣體為氫氣，即高導熱性氣體，並且透過饋送開口饋送氮氣，即導熱性較低的氣體。然而，亦可成對地使用其他氣體，例如氦氣及氬氣。冷卻裝置較佳由用於加熱基板座之液冷感應線圈形成。該感應線圈特別是呈螺旋狀地佈置在平行於基板座之延伸平面的平面中，藉由該感應線圈在由石墨或另一種導熱材料構成之基板座內部產生渦電流。渦電流之局部大小係與基板座材料之輕微變化著的導熱性有關，因此，感應線圈所產生的交變電磁場在基板座中產生會造成局部溫差的因位置不同而不同之能流。為了形成上述可供調溫氣體送入之間隙，可設置板件，該板件係與基板座底面隔開較小間隙距離地在基板座與感應線圈之間延伸。先前技術設置此種間隙乃是為了形成擴散障壁。沖洗氣流從徑向內側穿過間隙流向佈置於徑向外側之氣體出口構件，防止被送入佈置於基板座上方之製程室的製程氣體進入感應線圈所在之區域。將調溫氣體送入此由持續氣流所形成的擴散障壁中。沖洗氣體穿過間隙時之流速大於基板座在基板架之徑向外緣高度處的旋轉速度。穿過間隙之沖洗氣流特別是大到使得在基板座經過熱影響區時，間隙中發生完全換氣。作為週期性接入調溫氣體之替代方案，亦可如下設置：恆定氣流穿過饋送開口，該恆定氣流受閥門控制而或者為第一氣體之氣流，或者為第二氣體之氣流。為此，若饋送開口與氣體管道連通，在閥門控制下選擇性地將高導熱性氣體或導熱性較低的氣體送入該氣體管道中，則特別有利。在本發明之進一步方案中提出：數個熱影響區沿周向圍繞基板座之中心佈置，該中心與基板座之旋轉軸重合。作為組合方案或單獨方案，亦可如下設置：數個熱影響區沿徑向相對於基板座之旋轉中心依次佈置，其中，此等熱影響區或者由熱輻射器供熱，或者為導熱特性可變之區域。在本發明之進一步方案中可如下設置：熱影響區位於基板架所在之圓周線上。其結果為，僅旋轉著的基板架之徑向外側區域被熱影響區影響，故而藉此措施亦可在基板架上形成溫度剖面。因此，特別是如下設置：藉由用於影響熱輸運之構件僅影響基板架之徑向外側區域。溫度測量點可佈置於不同的徑向位置上，藉由該等溫度測量點特別是可在基板座底面上測量基板座之表面溫度。特別是如下設置：在熱影響區之徑向以內及徑向以外佈置有溫度測量點。特別是如下設置：在溫度測量點處用高溫計測量基板座之表面溫度。特別是如下設置：為此使用光波導。
根據本發明的一個具有獨立特徵之變體方案，提出：基板由經驅動而繞基板架旋轉軸旋轉之基板架承載，為了影響該基板之徑向溫度剖面，熱影響區相對於基板架旋轉軸之環周軌道徑向偏移，該環周軌道係圍繞經驅動而旋轉之基板座的中心。其中，特別是提出以下方案：以基板座之旋轉軸為參照，熱影響區位於環周軌道之徑向以內，或者較佳位於環周軌道之徑向以外。在此特別是如下設置：導熱特性發生改變的介質係為位於基板座與調溫裝置之間的氣體，其中，考慮將由冷卻劑冷卻之射頻感應線圈作為調溫裝置。在另一變體方案中如下設置：熱影響區恰好位於基板架旋轉軸之環周軌道上。在本發明之此等變體方案中，不必以週期性脈衝之方式改變導熱特性。以下方案特別有利：基板架承載恰好一個基板，該基板呈圓形，其中，基板之中心位於基板架旋轉軸上。藉由此等變體方案可針對性地形成基板之徑向溫度剖面。為了影響佈置在基板座與調溫裝置之間之介質的導熱特性，如下設置：透過佈置於環周軌道之徑向以外、佈置於環周軌道之徑向以內或者佈置於環周軌道上之排氣開口，將調溫氣體送入基板座與調溫裝置之間或基板座與板件之間的間隙中，該板件佈置在基板座與調溫裝置之間。其中，可如下設置：調溫氣體之流動方向在徑向上背離基板架旋轉軸之環周軌道。若排氣開口佈置於環周軌道之徑向以外，則該流動方向為徑向向外方向。若排氣開口佈置於環周軌道之徑向以內，則該流動方向為徑向向內。然而，在排氣開口佈置於環周軌道之徑向以內的情況下，以基板架旋轉軸為參照，該流動方向亦可為徑向向外方向。
同類型CVD反應器(參見圖1)具有CVD反應器殼體1，該CVD反應器殼體為氣密的，可由不鏽鋼構成並且可具有經冷卻的壁。該CVD反應器殼體特別是具有蓋子2、可設計成圓柱形的側壁3以及與蓋子2相對之底部4。蓋子2、側壁3及底部4可被冷卻。
藉由氣體入口構件6可將製程氣體送入製程室。製程室向上由製程室頂部11界定，向下由基板座5界定。基板座5係以石墨或另一種導電材料製成並且可經驅動而圍繞載體12及軸線A旋轉。為此使用旋轉驅動器20。設有圖中未示出之旋轉編碼器，藉由該等旋轉編碼器可確定基板座5之旋轉角位。將旋轉角度告知圖中未示出之控制器。
基板座5下方設有加熱裝置13，該加熱裝置由液冷感應線圈形成，藉由該感應線圈產生射頻場，該射頻場在基板座5內部感應出能將基板座加熱至製程溫度之渦電流。製程溫度一般處於600℃與1000℃之間的範圍內。
基板座5之面向製程室的頂面具有數個沿周向圍繞基板座5之中心佈置的凹槽，該等凹槽中各設有一個基板架7，該基板架在其面向製程室之頂面上承載基板，藉由導入製程氣體如第三主族之有機金屬化合物及第五主族之氫化物，可在該基板上塗佈單晶材料。用第一高溫計21測量基板之表面溫度。製程氣體沿徑向向外方向穿過製程室並且藉由呈環形包圍基板座5之氣體出口構件9被排出。
在測量點31處藉由第二高溫計22測量基板座5之表面溫度。將第一高溫計21及第二高溫計22所測得之溫度測量值告知圖中未示出之控制裝置。藉由調節裝置調節被輸入感應線圈13之功率，使得基板溫度或基板座溫度保持額定值。
被送入基板座5中之熱能一方面穿過製程室朝製程室頂部11方向離開基板座，或者沿徑向朝側壁3方向離開基板座。然而，來自於基板座5的最大熱流則是進入穿過感應線圈13之冷卻水。亦即，感應線圈13以其冷卻通道30形成冷卻裝置，以便為基板座5散熱。
在圖2及圖3所示之實施例中，藉由佈置於基板座5下方之密封板8在基板座5與加熱裝置13之間形成可供氣體通過之間隙10。密封板8之徑向外側區域支撐在氣體出口構件9之台階19上。第一氣流S1可從徑向內側流入間隙10中，該第一氣流形成擴散障壁，以避免製程氣體進入反應器殼體之設有感應線圈13的區域中。為此一般使用氫氣。
在至少一個周向位置上，在基板架7所處之周向區的徑向內側設有與氣體管道14連通之饋送開口14'，藉由該氣體管道可將第二氣流S2送入間隙10中。為此較佳使用氮氣。藉由圖中未示出的閥門可將如圖6所示之脈衝氮氣流送入間隙10中，使得具有因時而異之傳熱阻力的調溫氣體與基板座5之旋轉運動同步地穿過基板架7下方之間隙10。氣流S3係由兩個氣流S1及S2所形成並且影響從基板座5到冷卻裝置30之熱輸運。氣流S2與基板座5之旋轉運動同步，使得作為氣流S2之氮氣僅在以下情況下被摻入氫氣流S1中：數個基板架7中的某個基板架7運動時所經過之角度範圍即為包含氣流S2之氣流S3所流經的角度範圍。由於氮氣之導熱性低於氫氣，此基板架7下方之基板座5的散熱程度低於其餘基板架7之其他部位上的散熱程度。藉此可補償基板座5之局部冷位(Kältestelle)。在此變體方案中，熱影響區相對於基板座5之旋轉軸A係位於預定的徑向位置上且相對於基板架旋轉軸B係位於相對於殼體固定的方位位置上。然而，由於熱影響係與基板座5之旋轉同步進行，因此，熱影響區17相對於基板座5亦為位置固定的，因為每次總是影響同一個基板架7處之熱輸運。
圖3及圖4示出本發明之第二實施例。在此首先如下設置：藉由轉換閥27可選擇性地將氫氣或氮氣送入氣體管道14中。元件符號28及29係表示可用來調節氮氣流或氫氣流之質量流量控制器。閥27可為將另一個氣流導入「通風管道」之轉換閥。
亦可在其他實施例中設置此閥配置。亦可僅設置一個質量流量控制器，該質量流量控制器將例如一定量的氮氣作為第二氣流S2送入間隙10中。
在圖3及圖4所示之實施例中，進一步如下設置：饋送開口14'位於基板架7所在之周向環形區中，該等基板架各自在氣墊上經驅動而旋轉地佈置在基板座5之頂面的凹槽中。饋送開口14'相對於基板架7之中心特別是沿徑向向外偏移，使得被送入間隙10中之調溫氣體以及其間所形成之氣流S3僅影響基板架7之徑向外側區域的溫度。基於基板架7之旋轉運動，在此可對徑向外側區域進行溫度控制，從而產生溫度剖面。
在實施例中，氣流S3之流速係高到使得藉由相應短的脈衝以及數個視情況具有不同脈衝寬度之脈衝，可對每個基板架7個別地施加溫度影響。為此，基板架7下方之氣流S3的流速較佳大於基板座在基板架7之(相對於基板座5之旋轉軸A而言的)徑向外緣處的旋轉速度。然而較佳地，流速S3至少為此旋轉速度的兩倍大。氣體流動S3較佳約為20 cm/s。
圖4進一步示出兩個溫度測量點31、31'，其中，溫度測量點31設於饋送開口14'之徑向內側，溫度測量點31'設於饋送開口14'之徑向外側。然而，在圖2及圖3所示之其他實施例中亦可按此方式設置兩個溫度測量點31、31'。特別是如下設置：在測量點31、31'處用高溫計測量溫度。為此，光波導24、26在管件23、25中受導引，該等光波導與圖中未示出之高溫計連接。
在圖7所示之實施例中，數個熱影響區且特別是數個饋送開口14'沿周向配置在基板座5之旋轉軸A周圍，其中，該配置為均勻分佈。
圖8中所圖示之第四實施例示出數個熱影響區或者說饋送開口14'，該等饋送開口分別佈置在位於基板架7所在之周向區之中心處的徑向位置上。在該圖所示之實施例的一個變體方案中，饋送開口14'亦可僅佈置在一些基板架7下方或者僅佈置在其中一個基板架7下方。作為替代方案，在圖8所示之實施例中呈現於基板架旋轉軸之環周軌道上的饋送開口14'可徑向偏移佈置。亦即，以基板座5之中心為參照，饋送開口14'可位於環周軌道之徑向以內或徑向以外。以基板座旋轉軸為參照，從一個或數個饋送開口14'中所排出之調溫氣體的流動方向既可徑向向內，亦可徑向向外。
在圖9所示之實施例中，數個熱影響區或者說饋送開口14'沿徑向依次佈置。可選擇性地運行饋送開口14'。基板架7可繞基板架旋轉軸旋轉且特別是分別僅承載一個圓盤形基板。在此實施例中可如下設置：從被選定的饋送開口14'中所排出之調溫氣體的氣流以非脈衝之方式(即恆定地)排出至基板座底面與加熱裝置或者說冷卻裝置之間的間隙中。然而，在此變體方案中，亦可使調溫氣體與基板座之旋轉運動同步地以脈衝方式從一個或數個饋送開口14'中排出。然而，亦可透過饋送開口14'以非脈衝之方式排出氣流。從饋送開口14'中亦可以脈衝或非脈衝之方式排出不同的氣流及/或不同的氣體類型。為此，若數個饋送開口14'相對於基板座5之中心佈置成周向錯開，則特別有利。透過不同的饋送開口14'，不同氣體或不同氣體之混合物亦可以不同之脈衝率排出。
在圖10所示之實施例中，饋送開口14'佈置於基板架7所在之周向區的徑向最外側區域中。熱影響區或者說饋送開口14'在此甚至可佈置於基板架7所在之區域的徑向以外。
至少一個熱影響區17被限制於關於軸線A的角度範圍。此方位角範圍最大為90度、60度或45度，或者較佳地最大為30度、20度或最大15度。
圖11中所示出之實施例實質上相當於圖4所示之實施例，但在此如下設置：饋送開口14'位於基板架7經驅動旋轉時所圍繞的基板架旋轉軸B的徑向以外。為此，基板架7位於氣墊上，該氣墊以一角動量(Drehimpuls)被送入基板架7與基板座5之間的間隙中，使得基板架7發生旋轉。基板架7在此較佳承載圓形基板。中點與旋轉軸B在此較佳重合。
透過饋送開口14'被送入間隙10中之氣流沿向外方向穿過間隙10。在此亦可恆定地或者與基板座5之旋轉同步地以脈衝方式饋送該氣流。
藉由內部可設置光波導24的管件23將第一氣流S1送入間隙10中，該第一氣流可例如為氮氣。以基板座5之旋轉軸A為參照，管件23係佈置於基板架旋轉軸B之環周軌道的徑向內側。在此環周軌道之徑向以外的區域中設有用於饋送具有另一熱導率之氣體的饋送開口14'，該氣體例如為氫氣，從而在基板架7之徑向外側區域中，在間隙10中形成不同於基板架旋轉軸B所在之中心區域的熱輸運特性。
然而，在一個圖中未示出之變體方案中，饋送開口14'亦可佈置於基板架7之旋轉軸B的徑向內側並且靠近基板座5之旋轉軸A。基板架7之旋轉軸B在反應器殼體1內部係描述一個圍繞基板座5之旋轉軸的環周圓。饋送開口14'亦可位於此環周軌道上。
前述實施方案係用於說明本申請整體所包含之發明，該等發明至少透過以下特徵組合分別獨立構成相對於先前技術之改良方案，其中，此等特徵組合中的兩個、數個或所有特徵組合亦可相互組合，即：
一種裝置，其特徵在於：該等構件以週期性脈衝之方式改變佈置在該基板座5與調溫裝置之間之介質的導熱特性。
一種方法，其特徵在於：以週期性脈衝之方式局部改變佈置在該基板座5與調溫裝置之間之介質的導熱特性。
一種裝置，其特徵在於：以該基板座旋轉軸A為參照，該熱影響區17係為佈置在該基板架旋轉軸B繞該基板座旋轉軸A之環周軌道之徑向以內或徑向以外的區域或佈置在該環周軌道上之區域。
一種方法，其特徵在於：以該基板座旋轉軸A為參照，該熱影響區17係為佈置在該基板架旋轉軸B繞該基板座旋轉軸A之環周軌道之徑向以內或徑向以外的區域或佈置在該環周軌道上之區域。
一種裝置或一種方法，其特徵在於：在侷限於局部的熱影響區17處，隨著該基板座5之旋轉時間週期性地，在短於該旋轉時間的時間內或者在長於該基板座5之該旋轉時間的時間內，為該基板座5提供或排出比在該基板座5之鄰接於該等熱影響區之區域上所提供或排出之熱量更多的熱量，或者說，該等構件被建構為用以取得上述功效。
一種裝置或一種方法，其特徵在於：該調溫裝置為冷卻裝置30，該冷卻裝置特別是由射頻感應線圈13之冷卻通道形成，其中，藉由該射頻感應線圈13產生交變電磁場，該交變電磁場在由導電材料構成的該基板座5中感應出用於加熱該基板座之渦電流。
一種裝置或一種方法，其特徵在於：透過饋送開口14'將調溫氣體以週期性脈衝之方式或者以恆定流量送入該基板座5與調溫裝置之間的間隙10中，該調溫裝置特別是冷卻裝置30，其中，特別是如下設置：饋送具有週期性變化的導熱特性之調溫氣體，其中，特別是如下設置：該饋送開口14'與氣體供給管道14連通，藉由轉換閥27選擇性地將或者可選擇性地將高導熱性氣體或導熱性較低的氣體送入該氣體供給管道中。
一種裝置或一種方法，其特徵在於：該間隙10係由佈置在該加熱裝置13與該基板座5之底面之間的密封板8形成，沖洗氣體之持續第一氣流S1穿過該間隙，將調溫氣體之第二氣流S2送入該第一氣流S1中，其中，該第一氣流S1及該第二氣流S2在用於支承基板之基板架7與加熱裝置13之間形成第三氣流S3，該第三氣流之流動速度大於該基板座5在該基板架7之徑向外緣處的周向速度。
一種裝置或一種方法，其特徵在於：設有數個熱影響區17，在該等熱影響區中以週期性脈衝之方式提供或排出熱量，其中，該等熱影響區17相對於該基板座5之中心以不同的方位角度佈置且/或相對於該基板座5之中心以不同的徑向距離佈置。
一種裝置或一種方法，其特徵在於：至少一個被以週期性脈衝之方式提供或排出熱量的熱影響區17佈置在圍繞該基板座5之該中心的周向區域中，在該周向區域中設有數個基板架。
一種裝置或一種方法，其特徵在於：該熱影響區17被限制於圍繞該軸線A的角度範圍，該角度範圍最大為90度、60度、45度、30度或15度。
一種裝置或一種方法，其特徵在於：佈置於熱影響區之徑向以外及/或徑向以內的溫度測量點31、31'，該等溫度測量點係用於測量該基板座5之表面的溫度。
一種裝置或一種方法，其特徵在於：以該基板座旋轉軸A為參照，該調溫氣體具有徑向向內或徑向向外的流動方向。
一種裝置或一種方法，其特徵在於：相對於該基板座旋轉軸A以不同的徑向距離設有數個饋送開口14'，其中，透過一個或數個饋送開口14'可選擇性地饋送一種或數種調溫氣體。
所有已揭露特徵(作為單項特徵或特徵組合)皆為發明本質所在。故本申請之揭露內容亦包含相關/所附優先權檔案(在先申請副本)所揭露之全部內容，該等檔案所述特徵亦一併納入本申請之申請專利範圍。附屬項以其特徵對本發明針對先前技術之改良方案的特徵予以說明，其目的主要在於在該等請求項基礎上進行分案申請。每個請求項中所給出的發明可進一步具有前述說明中給出的、特別是以符號標示且/或在符號說明中給出的特徵中之一或數項。本發明亦有關於如下設計形式：前述說明中所述及之個別特徵不實現，特別是對於具體用途而言為非必需的或者可被技術上具有相同功效的其他構件所替代之特徵。
1:反應器殼體 2:蓋子 3:側壁 4:底部 5:基板座 6:氣體入口構件 7:基板架 8:密封板 9:氣體出口構件 10:間隙 11:製程室頂部 12:載體 13:加熱裝置 14:氣體管道 14':饋送開口 17:熱影響區 19:台階 20:旋轉驅動器 21:第一高溫計 22:第二高溫計 23:管件 24:光波導 25:管件 26:光波導 27:轉換閥 28:質量流量控制器 29:質量流量控制器 30:冷卻通道 31:溫度測量點 31':溫度測量點 A:基板座旋轉軸 B:基板架旋轉軸 S:流動方向 S1:第一氣流 S2:第二氣流 S3:第三氣流 Z:旋轉時間 a:脈衝寬度
下面參照所附圖式闡述本發明之實施例。其中： 圖1為內部佈置有基板座5之CVD反應器的示意性縱剖面， 圖2為具有基板座5之本發明第一實施例如圖1所示之視圖， 圖3為本發明第一實施例之基板座5的俯視圖， 圖4為本發明第二實施例如圖1所示之視圖， 圖5為本發明第二實施例之基板座5的俯視圖， 圖6為對基板座5上之熱影響區處的供熱或散熱進行週期性脈衝影響之時間特性， 圖7為本發明第三實施例如圖2所示之視圖， 圖8為本發明第四實施例如圖2所示之視圖， 圖9為本發明第五實施例如圖2所示之視圖， 圖10為本發明第七實施例如圖2所示之視圖， 圖11為另一實施例如圖4所示之視圖。
1:反應器殼體
2:蓋子
3:側壁
4:底部
5:基板座
6:氣體入口構件
7:基板架
8:密封板
9:氣體出口構件
10:間隙
12:載體
13:加熱裝置
14:氣體管道
14':饋送開口
17:熱影響區
19:台階
23:管件
24:光波導
25:管件
26:光波導
27:轉換閥
28:質量流量控制器
29:質量流量控制器
30:冷卻通道
31:溫度測量點
31':溫度測量點
B:基板架旋轉軸
S1:第一氣流
S2:第二氣流
S3:第三氣流

Claims (21)

  1. 一種用於對基板進行熱處理之裝置，該裝置具有基板座(5)，該基板座可由加熱裝置(13)加熱並且可經旋轉驅動器(20)驅動而繞基板座旋轉軸(A)旋轉，該基板座具有至少一個基板架(7)以容置至少一個基板，該裝置具有用於以侷限於局部之方式以及與該基板座(5)之旋轉運動同步之方式影響該基板座(5)之溫度的構件(14、14')，其特徵在於：該等構件以週期性脈衝之方式改變佈置在該基板座(5)與調溫裝置之間之介質的導熱特性。
  2. 一種用於對基板進行熱處理之裝置，該裝置具有基板座(5)，該基板座可由加熱裝置(13)加熱並且可經旋轉驅動器(20)驅動而繞基板座旋轉軸(A)旋轉，該基板座承載至少一個相對於該基板座旋轉軸(A)偏心佈置且可繞基板架旋轉軸(B)旋轉之基板架(7)以容置至少一個基板，該裝置具有用於在熱影響區(17)之區域中對佈置在該基板座(5)與調溫裝置之間之介質的導熱特性施加影響之構件(14、14')，其特徵在於：以該基板座旋轉軸(A)為參照，該熱影響區(17)係為佈置在該基板架旋轉軸(B)繞該基板座旋轉軸(A)之環周軌道之徑向以內或徑向以外的區域或佈置在該環周軌道上之區域。
  3. 如請求項1或2之裝置，其中，設有用於取得以下功效之構件：在侷限於局部的熱影響區(17)處，隨著該基板座(5)之旋轉時間週期性地，在短於該旋轉時間的時間內或者在長於該基板座(5)之該旋轉時間的時間內，為該基板座(5)提供或排出比在該基板座(5)之鄰接於該等熱影響區之區域上所提供或排出之熱量更多的熱量，建構用以取得上述功效之構件。
  4. 如請求項1或2之裝置，其中，該調溫裝置為冷卻裝置(30)，且/或，該調溫裝置係由射頻感應線圈(13)之冷卻通道形成，其中，藉由該射頻感應線圈(13)產生交變電磁場，該交變電磁場在由導電材料構成的該基板座(5)中感應出用於加熱該基板座之渦電流。
  5. 如請求項1或2之裝置，其中，透過饋送開口(14')將調溫氣體以週期性脈衝之方式或者以恆定流量送入該基板座(5)與調溫裝置或冷卻裝置(30)之間的間隙(10)中，且/或，將具有週期性變化的導熱特性之調溫氣體送入該基板座(5)與調溫裝置之間的間隙(10)中，且/或，該饋送開口(14')與氣體供給管道(14)連通，藉由轉換閥(27)選擇性地將或者可選擇性地將高導熱性氣體或導熱性較低的氣體送入該氣體供給管道中。
  6. 如請求項5之裝置，其中，該間隙(10)係由佈置在該加熱裝置(13)與該基板座(5)之底面之間的密封板(8)形成，沖洗氣體之持續第一氣流(S1)穿過該間隙，將調溫氣體之第二氣流(S2)送入該第一氣流(S1)中，其中，該第一氣流(S1)及該第二氣流(S2)在用於支承基板之基板架(7)與加熱裝置(13)之間形成第三氣流(S3)，該第三氣流之流動速度大於該基板座(5)在該基板架(7)之徑向外緣處的周向速度。
  7. 如請求項1或2之裝置，其中，設有數個熱影響區(17)，在該等熱影響區中以週期性脈衝之方式提供或排出熱量，其中，該等熱影響區(17)相對於該基板座(5)之中心以不同的方位角度佈置且/或相對於該基板座(5)之中心以不同的徑向距離佈置。
  8. 如請求項1或2之裝置，其中，至少一個被以週期性脈衝之方式提供或排出熱量的熱影響區(17)佈置在圍繞該基板座(5)之該中心的周向區域中，在該周向區域中設有數個基板架。
  9. 如請求項1或2之裝置，其中，該熱影響區(17)被限制於圍繞該軸線(A)的角度範圍，該角度範圍最大為90度、60度、45度、30度或15度。
  10. 如請求項1或2之裝置，其中，設有佈置於熱影響區之徑向以外及/或徑向以內的溫度測量點(31、31')，該等溫度測量點係用於測量該基板座(5)之表面的溫度。
  11. 如請求項5之裝置，其中，以該基板座旋轉軸(A)為參照，該調溫氣體具有徑向向內或徑向向外的流動方向。
  12. 如請求項5之裝置，其中，相對於該基板座旋轉軸(A)以不同的徑向距離設有數個饋送開口(14')，其中，透過一個或數個饋送開口(14')可選擇性地饋送一種或數種調溫氣體。
  13. 一種對基板進行熱處理之方法，其中，基板座(5)承載至少一個基板，被加熱裝置(13)加熱並且經驅動而繞旋轉軸(A)旋轉，其中，在侷限於局部的部位處以與該旋轉運動同步之方式影響該基板座(5)之溫度，其特徵在於：以週期性脈衝之方式局部改變佈置在該基板座(5)與調溫裝置之間之介質的導熱特性。
  14. 一種對基板進行熱處理之方法，其中，基板座(5)經驅動而繞基板座旋轉軸(A)旋轉並且承載至少一個相對於該基板座旋轉軸(A)偏心佈置之基板架(7)，該基板架圍繞基板架旋轉軸(B)旋轉並且承載至少一個基板，其中，藉由構件(14、14')在熱影響區(17)之區域中對佈置在該基板座(5)與調溫裝置之間之介質的導熱特性施加影響，其特徵在於：以該基板座旋轉軸(A)為參照，該熱影響區(17)係為佈置在該基板架旋轉軸(B)繞該基板座旋轉軸(A)之環周軌道之徑向以內或徑向以外的區域或佈置在該環周軌道上之區域。
  15. 如請求項13或14之方法，其中，設有用於取得以下功效之構件：在侷限於局部的熱影響區(17)處，隨著該基板座(5)之旋轉時間週期性地，在短於該旋轉時間的時間內或者在長於該基板座(5)之該旋轉時間的時間內，為該基板座(5)提供或排出比在該基板座(5)之鄰接於該等熱影響區之區域上所提供或排出之熱量更多的熱量，建構用以取得上述功效之構件。
  16. 如請求項13或14之方法，其中，該調溫裝置為冷卻裝置(30)，且/或，該調溫裝置係由射頻感應線圈(13)之冷卻通道形成，其中，藉由該射頻感應線圈(13)產生交變電磁場，該交變電磁場在由導電材料構成的該基板座(5)中感應出用於加熱該基板座之渦電流。
  17. 如請求項13或14之方法，其中，透過饋送開口(14')將調溫氣體以週期性脈衝之方式或者以恆定流量送入該基板座(5)與調溫裝置或冷卻裝置(30)之間的間隙(10)中，且/或，將具有週期性變化的導熱特性之調溫氣體送入該基板座(5)與調溫裝置之間的間隙(10)中，且/或，該饋送開口(14')與氣體供給管道(14)連通，藉由轉換閥(27)選擇性地將或者可選擇性地將高導熱性氣體或導熱性較低的氣體送入該氣體供給管道中。
  18. 如請求項17之方法，其中，該間隙(10)係由佈置在該加熱裝置(13)與該基板座(5)之底面之間的密封板(8)形成，沖洗氣體之持續第一氣流(S1)穿過該間隙，將調溫氣體之第二氣流(S2)送入該第一氣流(S1)中，其中，該第一氣流(S1)及該第二氣流(S2)在用於支承基板之基板架(7)與加熱裝置(13)之間形成第三氣流(S3)，該第三氣流之流動速度大於該基板座(5)在該基板架(7)之徑向外緣處的周向速度。
  19. 如請求項13或14之方法，其中，設有數個熱影響區(17)，在該等熱影響區中以週期性脈衝之方式提供或排出熱量，其中，該等熱影響區(17)相對於該基板座(5)之中心以不同的方位角度佈置且/或相對於該基板座(5)之中心以不同的徑向距離佈置。
  20. 如請求項17之方法，其中，以該基板座旋轉軸(A)為參照，該調溫氣體具有徑向向內或徑向向外的流動方向。
  21. 如請求項17之方法，其中，相對於該基板座旋轉軸(A)以不同的徑向距離設有數個饋送開口(14')，其中，透過一個或數個饋送開口(14')可選擇性地饋送一種或數種調溫氣體。
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