專利名稱：一種基片處理設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微電子加工技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種基片處理設(shè)備。
背景技術(shù)：
在微電子產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，需要在基片表面制備多種不同成分的膜層，因而需要米用多種制膜工藝。其中，MOCVD(Metal-organic Chemical Vapor Deposition)是一種利用金屬有機(jī)化合物進(jìn)行金屬輸運(yùn)的化合物半導(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，且適于批量生產(chǎn)，因而已成為目前光電器件生產(chǎn)的主要手段。在MOCVD工藝過程中，對于基片處理腔室內(nèi)的溫度分布控制，特別是對石墨托盤上承載基片的區(qū)域的溫度均勻性控制，是一項關(guān)系到工藝質(zhì)量的重要技術(shù)指標(biāo)。為此，技術(shù) 人員設(shè)計出一種螺線管狀的感應(yīng)加熱線圈，用于對具有多層托盤結(jié)構(gòu)的基片處理腔室的內(nèi)部組件進(jìn)行感應(yīng)加熱。然而，由于感應(yīng)加熱存在集膚效應(yīng)的特性即靠近線圈的石墨托盤的外圓周部分的感應(yīng)電流密度大，發(fā)熱量大，加熱溫度高；而遠(yuǎn)離線圈的托盤中心區(qū)域的感應(yīng)電流密度小，發(fā)熱量小，加熱溫度低。因此，上述感應(yīng)加熱線圈無法有效提高基片的溫度分布均勻性。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明提供一種基片處理設(shè)備，其能夠有效提高對基片加熱的均勻性。為此，本發(fā)明提供一種基片處理設(shè)備，包括基片處理腔室和設(shè)置于基片處理腔室內(nèi)的多層托盤，在基片處理腔室的外部設(shè)置有用于對多層托盤進(jìn)行感應(yīng)加熱的感應(yīng)加熱線圈，其中，感應(yīng)加熱線圈包括主加熱繞組和連接在主加熱繞組兩端的輔助加熱繞組，主加熱繞組的直徑大于輔助加熱繞組的直徑。其中，主加熱繞組中的所有匝的直徑均相等。其中，主加熱繞組中的各匝的直徑為越靠近主加熱繞組中間位置的直徑越大。其中，輔助加熱繞組中的所有匝的直徑均相等。其中，輔助加熱繞組中的各匝的直徑為越靠近主加熱繞組的直徑越大。其中，感應(yīng)加熱線圈采用方形或圓形的導(dǎo)體金屬管繞制而成。優(yōu)選地，感應(yīng)加熱線圈采用方形或圓形的紫銅管繞制而成。其中，主加熱繞組對應(yīng)于多層托盤的中間部分的托盤進(jìn)行感應(yīng)加熱；輔助加熱繞組對應(yīng)于多層托盤的兩端部分的托盤進(jìn)行感應(yīng)加熱。其中，多層托盤中的每一層均包括由石墨材料制成的托盤主體和附著在托盤主體表面的碳化硅涂層。其中，基片處理設(shè)備為金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相淀積設(shè)備。本發(fā)明具有下述有益效果
本發(fā)明提供的基片處理設(shè)備包括設(shè)置有多層托盤的基片處理腔室，以及設(shè)置在基片處理腔室外部的感應(yīng)加熱線圈，其中，感應(yīng)加熱線圈包括主加熱繞組和連接在主加熱繞組兩端的輔助加熱繞組，并且主加熱繞組的直徑大于輔助加熱繞組的直徑。借助上述直徑較大的主加熱繞組對多層托盤的中間部分的托盤進(jìn)行感應(yīng)加熱，能夠使得托盤邊緣與中心區(qū)域獲得的磁力線更加均勻，從而使托盤邊緣和中心位置所感應(yīng)出的渦電流趨于均勻，進(jìn)而使整個托盤的發(fā)熱更加均勻；同時，借助直徑較小的輔助加熱繞組對多層托盤兩端位置的托盤進(jìn)行加熱能夠使兩端的托盤快速升溫，并借助兩端的托盤對中間位置的托盤進(jìn)行輻射加熱，從而能夠進(jìn)一步提高中間位置的托盤溫度的均勻性。因此，應(yīng)用本發(fā)明提供的基片處理設(shè)備能夠有效提高托盤及托盤上所承載的基片的溫度均勻性，從而為提高產(chǎn)品質(zhì)量提供有力保障。


圖I為本發(fā)明提供的基片處理設(shè)備的一個具體實施例的剖面示意圖；圖2為應(yīng)用圖I所示基片處理設(shè)備進(jìn)行工藝時所測得的同一托盤不同半徑位置處 的升溫曲線示意圖；以及圖3為本發(fā)明提供的基片處理設(shè)備的另一個具體實施例的剖面示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明提供的基片處理設(shè)備包括設(shè)置有多層托盤的基片處理腔室，以及設(shè)置在基片處理腔室外部的感應(yīng)加熱線圈。該感應(yīng)加熱線圈包括主加熱繞組和連接在主加熱繞組兩端的輔助加熱繞組，其中，主加熱繞組的直徑大于輔助加熱繞組的直徑。這里，感應(yīng)加熱線圈為螺線管狀導(dǎo)體繞組，上述主加熱繞組和輔助加熱繞組分別為該螺線管的不同位置的構(gòu)成部分；因而上述主加熱繞組和輔助加熱繞組的直徑是指主加熱繞組或輔助加熱繞組在上述螺線管相應(yīng)位置處的管徑。此外，上述感應(yīng)加熱線圈通常采用方形或圓形的導(dǎo)體金屬管繞制而成，并且，構(gòu)成感應(yīng)加熱線圈的主加熱繞組和輔助加熱繞組采用同一根導(dǎo)體金屬管制成。其中，導(dǎo)體金屬管具體可以采用金、銀、銅、鋁以及其他各種具有良好導(dǎo)電特性的金屬及合金等材料制成。優(yōu)選地，上述感應(yīng)加熱線圈具體可以采用方形或圓形的紫銅管繞制而成。為使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明提供的基片處理設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)描述。請參閱圖1，為本發(fā)明提供的基片處理設(shè)備的一個具體實施例的剖面示意圖。如圖所示，本發(fā)明提供的基片處理設(shè)備的基片處理腔室I的外部設(shè)置有用于對多層托盤2進(jìn)行感應(yīng)加熱的感應(yīng)加熱線圈3。該多層托盤2沿腔室軸向逐層排列，各層托盤2之間具有一定的間隙。感應(yīng)加熱線圈3被套裝在基片處理腔室I的外部，并對應(yīng)于上述多層托盤2在腔室內(nèi)的位置而固定。具體地，直徑較大的主加熱繞組31對應(yīng)于多層托盤2的中間部分的托盤進(jìn)行感應(yīng)加熱；同時，直徑較小的輔助加熱繞組32對應(yīng)于多層托盤2的兩端部分的托盤進(jìn)行感應(yīng)加熱。在本實施例中，主加熱繞組31中的所有匝的直徑均相等，輔助加熱繞組32中的所有匝的直徑也均相等。上述多層托盤2中的每一層均包括由石墨材料制成的托盤主體和附著在托盤主體表面的碳化硅涂層。由于石墨材料具有很好的導(dǎo)電性能，因而可被感應(yīng)加熱；又由于上述多層托盤2的兩端部分的托盤溫度容易受到腔室端部溫度及氣流等因素的影響；因此，在實際應(yīng)用中，通常不使用多層托盤2中兩端的托盤承載基片4進(jìn)行工藝，而僅利用中間部分的托盤承載基片4，并將多層托盤2的中間區(qū)域作為工藝執(zhí)行區(qū)域。也就是說，通常將保證多層托盤2的中間部分的托盤的溫度均勻性視為基片處理設(shè)備中對溫度控制的重點。為此，本發(fā)明提供的感應(yīng)加熱線圈3對應(yīng)于多層托盤2的中間部分的托盤設(shè)置直徑較大的主加熱繞組31，其目的是增大感應(yīng)加熱線圈3與石墨托盤之間的徑向距離，從而使石墨托盤所處區(qū)域中的磁力線分布更加均勻，以盡可能地使托盤中的渦電流密度趨于均勻，進(jìn)而降低托盤徑向上的溫度差。與此同時，利用輔助加熱繞組32對多層托盤2的兩端部分的托盤進(jìn)行加熱，由于輔助加熱繞組32的直徑小，且距離托盤的距離較近，因而能夠在多層托盤2兩端部分的托盤上產(chǎn)生較高的加熱功率，這樣在加熱過程中，兩端的托盤會先達(dá)到較高的溫度，從而使多層托盤2兩端部分的托盤溫度高于中間部分的托盤溫度，因此兩端的托盤會對中間部分的托盤進(jìn)行輻射加熱，并改善中間部分的托盤的溫度穩(wěn)定性及溫度分布的均勻性，最終使被加熱基片獲得更加均勻的溫度分布。

上述結(jié)論可以通過實驗進(jìn)行驗證。請參閱圖2，為應(yīng)用圖I所示的基片處理設(shè)備進(jìn)行工藝時所測得的同一托盤不同半徑位置處的溫度曲線示意圖。具體的實驗操作為，在多層托盤的中間位置處的托盤中任選其一，并在該托盤的不同半徑位置處選取5個測溫點，分別為CH01\CH02\CH03\CH04\CH05(本實施例中所選的半徑值為等差數(shù)列，當(dāng)然也可以任意選取)，然后利用感應(yīng)加熱線圈對該基片處理設(shè)備的多層托盤進(jìn)行感應(yīng)加熱，在加熱過程中測量各個測溫點的溫度數(shù)據(jù)并繪制溫度時間圖表。由上述圖表可知，在對托盤進(jìn)行持續(xù)加熱的過程中，上述5個測溫點的溫度始終較為穩(wěn)定，而且，溫度最高的測溫點CH02的溫度與溫度最低的測溫點CH05的溫度差始終被控制在很小的數(shù)值范圍內(nèi)(如圖2所示，該溫度差大致為10°C左右)。由上述描述可知，本發(fā)明提供的基片處理設(shè)備能夠有效提高石墨托盤的徑向溫度分布的均勻性，并且在工藝過程中能夠使托盤溫度持續(xù)處于較為穩(wěn)定的數(shù)值范圍內(nèi)，從而在工藝過程中能夠滿足外延工藝對溫度均勻性和穩(wěn)定的要求，最終為獲得較好的工藝結(jié)果提供保障。在實際應(yīng)用中，本發(fā)明提供的基片處理設(shè)備例如可以是一種金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積設(shè)備。需要指出的是，雖然在上述實施例中，感應(yīng)加熱線圈的主加熱繞組中各匝的直徑相同，且輔助加熱繞組中各匝的直徑也相同，但本發(fā)明并不局限于此，在實際應(yīng)用中，技術(shù)人員可以根據(jù)需要對主加熱繞組和/或輔助加熱繞組的直徑進(jìn)行調(diào)整，并且只要保證主加熱繞組中的最小直徑大于輔助加熱繞組的最大直徑即應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。請參閱圖3，即為本發(fā)明提供的基片處理設(shè)備的另一個具體實施例的剖面示意圖。本實施例中，感應(yīng)加熱線圈3的主加熱繞組31和輔助加熱繞組32采用了不同的直徑。具體如下主加熱繞組31中的各匝的直徑為，靠進(jìn)螺線管中間位置的直徑大于靠近螺線管兩端的直徑，即越靠近主加熱繞組中間位置的直徑越大。同樣的，輔助加熱繞組32中的各匝的直徑為，靠進(jìn)螺線管中間位置的直徑大于靠近螺線管兩端的直徑，即越靠近主加熱繞組的直徑越大。也就是說，使整個感應(yīng)加熱線圈3的直徑由螺線管的中間位置向兩端逐漸減小。除此之外，本實施例中的感應(yīng)加熱線圈的材料、基片處理腔室及其多層托盤的結(jié)構(gòu)等均與上述圖I所示實施例相同或類似，在此不予贅述?？梢岳斫獾氖?，以上實施方式僅僅是為了說明本發(fā)明的原理而采用的示例性實施 方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實質(zhì)的情況下，可以做出各種變形和改進(jìn)，這些變形和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種基片處理設(shè)備，包括基片處理腔室和設(shè)置于所述基片處理腔室內(nèi)的多層托盤，在所述基片處理腔室的外部設(shè)置有用于對所述多層托盤進(jìn)行感應(yīng)加熱的感應(yīng)加熱線圈，其特征在于， 所述感應(yīng)加熱線圈包括主加熱繞組和連接在所述主加熱繞組兩端的輔助加熱繞組，所述主加熱繞組的直徑大于所述輔助加熱繞組的直徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基片處理設(shè)備，其特征在于，所述主加熱繞組中的所有繞組的直徑均相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基片處理設(shè)備，其特征在于，所述主加熱繞組中的各匝的直徑為越靠近所述主加熱繞組中間位置的直徑越大。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基片處理設(shè)備，其特征在于，所述輔助加熱繞組中的所有匝的直徑均相等。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基片處理設(shè)備，其特征在于，所述輔助加熱繞組中的各匝的直徑為越靠近主加熱繞組的直徑越大。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基片處理設(shè)備，其特征在于，所述感應(yīng)加熱線圈采用方形或圓形的導(dǎo)體金屬管繞制而成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基片處理設(shè)備，其特征在于，所述感應(yīng)加熱線圈采用方形或圓形的紫銅管繞制而成。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基片處理設(shè)備，其特征在于，所述主加熱繞組對應(yīng)于所述多層托盤的中間部分的托盤進(jìn)行感應(yīng)加熱；所述輔助加熱繞組對應(yīng)于所述多層托盤的兩端部分的托盤進(jìn)行感應(yīng)加熱。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基片處理設(shè)備，其特征在于，所述多層托盤中的每一層均包括由石墨材料制成的托盤主體和附著在所述托盤主體表面的碳化硅涂層。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基片處理設(shè)備，其特征在于，所述基片處理設(shè)備為金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基片處理設(shè)備，其包括基片處理腔室和設(shè)置于基片處理腔室內(nèi)的多層托盤，在基片處理腔室的外部設(shè)置有用于對多層托盤進(jìn)行感應(yīng)加熱的感應(yīng)加熱線圈，其中，感應(yīng)加熱線圈包括主加熱繞組和連接在主加熱繞組兩端的輔助加熱繞組，主加熱繞組的直徑大于輔助加熱繞組的直徑。本發(fā)明提供的基片處理設(shè)備能夠?qū)幚砬皇抑械亩鄬油斜P進(jìn)行感應(yīng)加熱并使多層托盤獲得較為均勻和穩(wěn)定的溫度分布，從而有利于提高基片處理工藝的均勻性。
文檔編號C23C16/458GK102839362SQ20111017121
公開日2012年12月26日 申請日期2011年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月23日
發(fā)明者董志清 申請人: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