專利名稱：腔室裝置及具有其的基片處理設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微電子設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種改進(jìn)的腔室裝置和具有該腔室裝置的基片處理設(shè)備。
背景技術(shù)：
金屬有機(jī)化合物氣相沉積(MOCVD)是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來(lái)的利用金屬有機(jī)化合物進(jìn)行金屬輸運(yùn)的一種化合物半導(dǎo)體氣相外延新技術(shù)，該技術(shù)可以在納米尺度上精確控制外延層的厚度和組分，且適用于批量生產(chǎn)，現(xiàn)已成為光電器件的主要生產(chǎn)手段。在MOCVD設(shè)備中，反應(yīng)腔室是其最核心的部件，也是MOCVD設(shè)備設(shè)計(jì)中最活躍的領(lǐng)域。為了生長(zhǎng)出優(yōu)質(zhì)的外延片，各設(shè)備廠商和研究工作者在反應(yīng)腔室結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上展開(kāi)了大量的研究，同時(shí)也設(shè)計(jì)出很多種不同結(jié)構(gòu)的反應(yīng)腔室。目前主要包括水平式反應(yīng)腔室和垂直式反應(yīng)腔室。傳統(tǒng)的MOCVD設(shè)備中多數(shù)在反應(yīng)腔室內(nèi)部放置有一層托盤(pán)，處理基片效率低，即使有部分在反應(yīng)腔室內(nèi)放置多層托盤(pán)，但對(duì)多層托盤(pán)的加熱很難控制，導(dǎo)致托盤(pán)表面溫度不均勻，即托盤(pán)的徑向溫差大，由此不能保證托盤(pán)的溫度場(chǎng)的均勻性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在至少解決上述技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供腔室裝置，在所述腔室裝置中能夠減少托盤(pán)的熱量損失且托盤(pán)表面的溫度場(chǎng)分布更加均勻。本發(fā)明的另一目的在于提出一種具有上述腔室裝置的基片處理設(shè)備。為實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面的實(shí)施例的腔室裝置包括腔室本體，所述腔室本體內(nèi)限定有腔室；多層托盤(pán)，所述多層托盤(pán)沿著豎直方向間隔地設(shè)在所述腔室內(nèi)，所述多層托盤(pán)通過(guò)豎直設(shè)置的支撐件固定連接且通過(guò)驅(qū)動(dòng)所述支撐件轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)所述托盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述多層托盤(pán)分別用于承載基片；以及進(jìn)氣管路，所述進(jìn)氣管路位于腔室內(nèi)且設(shè)置在所述多層托盤(pán)的一側(cè)，用于向承載在所述多層托盤(pán)的基片的至少一部分噴射工藝氣體。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的腔室裝置，通過(guò)采用進(jìn)氣管路從腔室的一側(cè)進(jìn)氣，相應(yīng)地另一側(cè)出氣的方式，可以避免在托盤(pán)中間部分挖孔用于進(jìn)氣或者出氣帶來(lái)的溫度流失問(wèn)題，進(jìn)而縮小托盤(pán)上的徑向溫差，保證了溫度場(chǎng)的均勻性。由此，設(shè)置在托盤(pán)上的基片加熱均勻，處理效率高，由此滿足了基片制造的工藝要求。另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的腔室裝置還可以具有如下附加的技術(shù)特征 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述腔室裝置進(jìn)一步包括外部加熱源，所述外部加熱源圍繞所述腔室本體外周設(shè)置。由此，可以對(duì)多層托盤(pán)進(jìn)行加熱。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述外部加熱源為感應(yīng)線圈。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述腔室裝置進(jìn)一步包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)所述支撐件單向地勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述進(jìn)氣管路由石英制成。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述進(jìn)氣管路呈扇形并成朝向承載在所述多層托盤(pán)上的基片水平地均勻噴射工藝氣體。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述進(jìn)氣管路的扇形的曲率與所述多層托盤(pán)的曲率相同且與所述多層托盤(pán)間隔預(yù)定距離，所述扇形的弦長(zhǎng)設(shè)置成使得所述進(jìn)氣管路水平噴射的工藝氣體覆蓋住設(shè)置在所述每個(gè)托盤(pán)上的基片。由此，曲率相同保證了進(jìn)氣管路能夠更加適配地容納在托盤(pán)和腔室之間。同時(shí)扇形的弦長(zhǎng)設(shè)置成能夠覆蓋住每個(gè)基片，保證了每個(gè)基片上氣體更為均勻，進(jìn)而提高基片的成膜效果。由此，保證托盤(pán)上的氣流場(chǎng)更為均勻，進(jìn)一步提高托盤(pán)的溫度均勻性。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述腔室裝置進(jìn)一步包括排氣通路，所述排氣通路與所述進(jìn)氣管路相對(duì)設(shè)置，用于排除工藝氣體；以及真空泵，所述真空泵連接至所述排氣通路。由此，氣體在進(jìn)氣管路與排氣通路之間的流動(dòng)距離最大，從而延長(zhǎng)了氣體與基片的接觸時(shí)間，并有效地提聞了氣體利用率。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述托盤(pán)由石墨或者合金所形成。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述托盤(pán)的主體部分由石英形成，且與基片接觸的部分由石墨或者合金所形成。根據(jù)本發(fā)明第二方面，提供了一種基片處理設(shè)備，該基片處理設(shè)備包括根據(jù)本發(fā)明第一方面實(shí)施例中所述的腔室裝置。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述基片處理設(shè)備為化學(xué)氣相沉積設(shè)備。本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。


本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的腔室裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；以及圖2為圖1中所示的腔室裝置沿A-A方向的剖視圖。
具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，一體地連接，也可以是可拆卸連接；可以是機(jī)械連接或電連接，也可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)的具體含義。以下結(jié)合圖1-2首先描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的腔室裝置。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的腔室裝置包括腔室本體100、多層托盤(pán)120和進(jìn)氣管路150。腔室本體100內(nèi)限定有腔室110。多層托盤(pán)120沿著豎直方向間隔地設(shè)在所述腔室110內(nèi)，所述多層托盤(pán)120通過(guò)豎直設(shè)置的支撐件130固定連接且通過(guò)驅(qū)動(dòng)所述支撐件130轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)所述托盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述多層托盤(pán)120分別用于承載基片140。進(jìn)氣管路150設(shè)置在腔室110內(nèi)且設(shè)置在多層托盤(pán)120的一側(cè)，用于向承載在所述多層托盤(pán)120的基片140的至少一部分噴射工藝氣體(如NH3、PH3和AsH3等氣體)，以避免在托盤(pán)中間部分開(kāi)設(shè)通氣管道而導(dǎo)致托盤(pán)的溫度變得不均勻。托盤(pán)120可采用石墨或者合金等導(dǎo)磁且耐熱的材料。當(dāng)然，托盤(pán)120的主體可以采用石英等材料，而與基片140接觸的位置可以用石墨或者合金等導(dǎo)磁且耐熱的材料，即托盤(pán)120承載基片140的位置可以用石墨或者合金等導(dǎo)磁且耐熱的材料，其余部分采用石英材料。如圖1所示，腔室本體100的腔室110內(nèi)通過(guò)左側(cè)設(shè)置的進(jìn)氣管路150向腔室110內(nèi)輸入工藝氣體，工藝氣體沿托盤(pán)120的表面向托盤(pán)的右側(cè)流動(dòng)。然后，工藝氣體以及反應(yīng)后的反應(yīng)副產(chǎn)物氣體等從腔室的右下端被排出。如圖1所示，腔 室裝置還包括外部加熱源160，外部加熱源160圍繞所述腔室本體100外周111設(shè)置。由此可以對(duì)多層托盤(pán)進(jìn)行加熱。有利地，所述外部加熱源160為感應(yīng)線圈。在感應(yīng)線圈160內(nèi)通入中頻交流電，如頻率在lKHz-20KHz之間，以在托盤(pán)120上感應(yīng)出交變渦電流，從而起到加熱托盤(pán)120的效果。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，結(jié)合圖1，腔室裝置還包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)(圖中未示出)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)所述支撐件130單向地勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。由此保證托盤(pán)120上的氣流場(chǎng)更為均勻，進(jìn)一步提高托盤(pán)120的溫度均勻性，提高設(shè)備的工藝效果。進(jìn)氣管路150由石英制成。由此不會(huì)受到感應(yīng)線圈160的干擾，即不會(huì)被感應(yīng)加熱，避免進(jìn)氣管路150溫度上升導(dǎo)致部分工藝氣體在進(jìn)氣管路150發(fā)生反應(yīng)。如圖2所示，進(jìn)氣管路150呈扇形并朝向承載在所述多層托盤(pán)120上的基片140水平地均勻噴射工藝氣體。由此工藝氣體流經(jīng)基片140時(shí)更加均勻，提高基片140的成膜質(zhì)量。進(jìn)一步地，結(jié)合圖2，進(jìn)氣管路150的扇形的曲率與所述多層托盤(pán)120的曲率相同且與所述多層托盤(pán)120間隔預(yù)定距離，上述預(yù)定距離可以根據(jù)工藝需要進(jìn)行調(diào)整，既不影響到托盤(pán)120的旋轉(zhuǎn)，又能夠保證工藝氣體水平輸入托盤(pán)120的上方即可。有利地，扇形的弦長(zhǎng)設(shè)置成使得所述進(jìn)氣管路150水平噴射的工藝氣體覆蓋住設(shè)置在所述每個(gè)托盤(pán)120上的基片140。如圖2中扇形的虛線所不的弦長(zhǎng)d,顯而易見(jiàn)地，進(jìn)氣管路150在弦長(zhǎng)d的整個(gè)長(zhǎng)度上沿水平方向(水平箭頭所示)輸入的工藝氣體能夠覆蓋托盤(pán)120上每個(gè)基片140。由此，保證托盤(pán)120上的氣流場(chǎng)更為均勻，進(jìn)一步提高托盤(pán)120的溫度均勻性。此外，曲率相同保證了進(jìn)氣管路150能夠更加適配地容納在托盤(pán)120和腔室110之間。同時(shí)扇形的弦長(zhǎng)d設(shè)置成能夠覆蓋住每個(gè)基片140的長(zhǎng)度，保證了每個(gè)基片140上氣體更為均勻，進(jìn)一步提聞基片140的成I吳效果。在本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施例中，如圖1所示，腔室裝置還包括用于排氣的真空泵180。其中，排氣通路170與進(jìn)氣管路150相對(duì)設(shè)置，用于排除工藝氣體以及反應(yīng)副產(chǎn)物氣體等。由此，氣體在進(jìn)氣管路150與排氣通路170之間流動(dòng)距離最長(zhǎng)，從而延長(zhǎng)了氣體與基片140的接觸時(shí)間，并有效地提聞了氣體利用率。如圖1中所示，真空泵180連接至所述排氣通路170以加速工藝氣體和反應(yīng)后的副產(chǎn)物氣體等排除腔室110。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的腔室裝置，通過(guò)采用進(jìn)氣管路150從腔室110的一側(cè)進(jìn)氣而排氣通路170從另一側(cè)排氣的方式，代替在托盤(pán)120中間部分挖孔的進(jìn)氣或者排氣帶來(lái)的溫度損失(托盤(pán)120中間挖孔部分溫度低于四周)，縮小托盤(pán)120上的徑向溫差，保證了溫度場(chǎng)的均勻性，由此基片140加熱均勻，處理效率高，另外還滿足了設(shè)備的工藝要求。此外，本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種基片處理設(shè)備，該基片處理設(shè)備可以包括如上所述的腔室裝置。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該基片處理設(shè)備可以為化學(xué)氣相沉積設(shè)備包括MOCVD設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的化學(xué)氣相沉積設(shè)備的其他結(jié)構(gòu)以及操作對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言都是已知的，這里不再進(jìn)行贅述。在本說(shuō)明書(shū)的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書(shū)中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí) 施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求
1.一種腔室裝置，其特征在于，包括 腔室本體，所述腔室本體內(nèi)限定有腔室； 多層托盤(pán)，所述多層托盤(pán)沿著豎直方向間隔地設(shè)在所述腔室內(nèi)，所述多層托盤(pán)通過(guò)豎直設(shè)置的支撐件固定連接且通過(guò)驅(qū)動(dòng)所述支撐件轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)所述托盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述多層托盤(pán)分別用于承載基片；以及 進(jìn)氣管路，所述進(jìn)氣管路位于腔室內(nèi)且設(shè)置在所述多層托盤(pán)的一側(cè)，用于向承載在所述多層托盤(pán)的基片的至少一部分噴射工藝氣體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的腔室裝置，其特征在于，所述腔室裝置進(jìn)一步包括 外部加熱源，所述外部加熱源圍繞所述腔室本體外周設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的腔室裝置，其特征在于，所述外部加熱源為感應(yīng)線圈。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的腔室裝置，其特征在于，所述腔室裝置進(jìn)一步包括 驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)所述支撐件單向地勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的腔室裝置，其特征在于，所述進(jìn)氣管路由石英制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的腔室裝置，其特征在于，所述進(jìn)氣管路呈扇形并朝向承載在所述多層托盤(pán)上的基片水平地均勻噴射工藝氣體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的腔室裝置，其特征在于，所述進(jìn)氣管路的扇形的曲率與所述多層托盤(pán)的曲率相同且與所述多層托盤(pán)間隔預(yù)定距離，所述扇形的弦長(zhǎng)設(shè)置成使得所述進(jìn)氣管路水平噴射的工藝氣體覆蓋住設(shè)置在所述每個(gè)托盤(pán)上的基片。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的腔室裝置，其特征在于，所述腔室裝置進(jìn)一步包括 排氣通路，所述排氣通路與所述扇形進(jìn)氣管路相對(duì)設(shè)置，用于排除工藝氣體；以及 真空泵，所述真空泵連接至所述排氣通路。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的腔室裝置，其特征在于，所述托盤(pán)由石墨或者合金所形成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的腔室裝置，其特征在于，所述托盤(pán)的主體部分由石英形成，且與基片接觸的部分由石墨或者合金所形成。
11.一種基片處理設(shè)備，其特征在于，包括如權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的腔室裝置。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的基片處理設(shè)備，其特征在于，所述基片處理設(shè)備為化學(xué)氣相沉積設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明提出一種腔室裝置，包括腔室本體，腔室本體內(nèi)限定有腔室；多層托盤(pán)，多層托盤(pán)沿著豎直方向間隔地設(shè)在腔室內(nèi)，多層托盤(pán)通過(guò)豎直設(shè)置的支撐件固定連接且支撐件可被驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，托盤(pán)分別用于承載基片；和扇形進(jìn)氣管路，扇形進(jìn)氣管路設(shè)置在腔室內(nèi)，用于向承載在多層托盤(pán)的基片的至少一部分噴射工藝氣體。根據(jù)本發(fā)明的基片處理設(shè)備能夠有效地縮小托盤(pán)的徑向溫差，保證了溫度場(chǎng)的均勻性，從而使基片加熱均勻，處理效率高。本發(fā)明還提出一種具有上述腔室裝置的基片處理設(shè)備。
文檔編號(hào)C23C16/44GK103060774SQ20111032768
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2011年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月24日
發(fā)明者張秀川 申請(qǐng)人:北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司