專利名稱：化學氣相沉積設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種化學氣相沉積(CVD)設備，特別是一種有機金屬化學氣相沉積(MOCVD)設備。
背景技術：
現階段化學氣相沉積(CVD)設備，如:等離子增強化學氣相沉積(PECVD)設備、低壓化學氣相沉積(LPCVD)設備、金屬有機化合物化學氣相沉積(MOCVD)設備已經廣泛應用于半導體器件制造領域。以下以金屬有機化合物化學氣相沉積(MOCVD)設備為例對現有技術的化學氣相沉積設備進行簡單說明。請參閱圖1，圖1為現有技術一種MOCVD設備的結構示意圖。所述MOCVD設備I包括腔體11設置在所述腔體11內的噴淋頭12、襯底支撐座13和加熱器14。所述噴淋頭12設置在所述腔體11的頂部。所述襯底支撐座13設置在所述腔體11的底部，并且與所述噴淋頭12相對設置。所述加熱器14設置在所述襯底支撐座13背離所述噴淋頭12的一側。加熱器14用于加熱所述襯底支撐座。所述噴淋頭12包括臨近所述襯底支撐座13 —側的氣體分配板121和位于所述氣體分配板121背離所述襯底支撐座13 —側的冷卻腔122。所述冷卻腔122對所述氣體分配板121進行冷卻以防止所述氣體分配板121的溫度過高。所述氣體分配板121與所述襯底支撐座13之間構成反應區(qū)域。在進行化學氣相沉積的過程中，襯底被放置在所述襯底支撐座13面向所述噴淋頭12的表面。為使得所述襯底支撐座13面向所述噴淋頭12的表面溫度均勻或達到所述表面要求的其他溫度分布，所述加熱器14通常被分為多個加熱區(qū)；所述多個加熱區(qū)相互獨立地對所述襯底支撐座13進行加熱`；然而即使是將所述加熱器14分為多個獨立地對所述襯底支撐座13進行加熱的加熱區(qū)，所述襯底支撐座13表面的溫度仍然很難達到溫度均勻或達到所述表面要求的其他溫度分布。請參閱圖2，圖2為現有技術另一種MOCVD設備的結構示意圖。所述MOCVD設備2包括腔體21位于所述腔體21內的頂板22、襯底支撐座23、加熱器24、冷卻裝置25和進氣裝置26。所述頂板22與所述襯底支撐座23相對設置并限定位于其兩者之間的反應區(qū)域，所述加熱器24設置在所述襯底支撐座23背離所述頂板22的一側以加熱所述襯底支撐座
23。所述冷卻裝置25設置在所述頂板22背離所述襯底支撐座23的一側以對所述頂板22進行冷卻，防止所述襯頂板22的溫度過高。進氣裝置26用于引入反應氣體，并在所述襯底支撐座23面向所述頂板22的表面形成基本平行所述襯底支撐23表面的反應氣體流。與上述第一種MOCVD設備I相似，所述MOCVD設備2為使得所述襯底支撐座23面向所述頂板22的表面溫度均勻或達到所述表面要求的其他溫度分布，所述加熱器24通常被分為多個加熱區(qū)；所述多個加熱區(qū)相互獨立地對所述襯底支撐座23進行加熱；然而，與上述第一種MOCVD設備I相似，所述襯底支撐座23表面的溫度仍然很難達到溫度均勻或達到所述表面要求的其他溫度分布。
現有技術中，其他的CVD設備，如:LPCVD設備、PECVD設備均具有與上述MOCVD設備I或MOCVD設備2基本相似的結構，因此也存在基本相同的問題。因此，有必要研發(fā)一種使得所述襯底支撐座13/23表面溫度更容易達到均勻或達到其要求的分布的化學氣相沉積設備。

發(fā)明內容
現有技術化學氣相沉積設備存在襯底支撐座表面溫度很難達到均勻或所述表面要求的其他溫度分布的問題，本發(fā)明提供一種能解決上述問題的化學氣相沉積設備。一種化學氣相沉積設備，其包括腔體、冷卻裝置、設置在所述腔體內的頂板和襯底支撐座，所述頂板與所述襯底支撐座相對設置，所述頂板具有與所述襯底支撐座相對的第一表面，所述襯底支撐座具有面向所述頂板的襯底支撐面，所述冷卻裝置用于冷卻所述頂板，所述冷卻裝置包括至少兩個冷卻單元，每個冷卻單元對應所述頂板的不同區(qū)域，所述至少兩個冷卻單元相互獨立地對所述頂板進行冷卻以控制所述第一表面的溫度分布。與現有技術相比較，本發(fā)明的化學氣相沉積設備中，所述冷卻裝置包括多個冷卻單元，所述多個冷卻單元相互獨立地對所述頂板的不同區(qū)域進行冷卻，從而可以控制所述頂板第一表面的溫度分布；由于所述頂板第一表面的溫度會影響所述襯底支撐座的襯底支撐面上的溫度，因此，通過控制調節(jié)所述頂板第一表面的溫度分布，可以使得襯底支撐座的襯底支撐面上的溫度快速達到均勻分布或達到其要求的分布。


圖1為現有技術MOCVD設備的結構示意圖。圖2是本發(fā)明化學氣相沉積設備第一實施方式的剖面結構示意圖。圖3是本發(fā)明化學氣相沉積設備第二實施方式的剖面結構示意圖。圖4是本發(fā)明化學氣相沉積設備第三實施方式的剖面結構示意圖。圖5是本發(fā)明化學氣相沉積設備第三實施方式的剖面結構示意圖。
圖6是本發(fā)明化學氣相沉積設備第四實施方式的剖面結構示意圖。
圖7是本發(fā)明化學氣相沉積設備第五實施方式的剖面結構示意圖。
圖8是本發(fā)明化學氣相沉積設備第六實施方式的剖面結構示意圖。
具體實施例方式現有技術的化學氣相沉積(CVD)設備中，雖然使得用于加熱所述襯底支撐座的加熱器分為多個加熱區(qū)；多個加熱區(qū)相互獨立地對所述襯底支撐座進行加熱；然而，所述襯底支撐座表面的溫度仍然很難達到溫度均勻或達到所述表面要求的其他溫度分布。發(fā)明人經過對現有技術化學氣相沉積設備的深入研究發(fā)現，所述襯底支撐座面向所述氣體分配板或頂板的表面溫度不僅受到所述加熱器的影響，由于所述襯底支撐座與所述氣體分配板或所述頂板之間會進行熱交換，從而襯底支撐座面向所述氣體分配板或頂板的表面的溫度還會受到所述氣體分配板或所述頂板面向所述襯底支撐座的表面的溫度分布的影響；這種影響在近耦合噴淋頭式金 屬有機化合物化學氣相沉積(CCS-M0CVD)設備中尤為明顯，因為CCS-M0CVD設備中的噴淋頭的氣體分配板與襯底支撐座之間的距離很小，其二者之間熱交換更容易?，F有技術的化學氣相沉積設備并沒有對所述氣體分配板或所述頂板面向所述襯底支撐座的表面的溫度分布進行控制或調節(jié)，從而使得所述襯底支撐座表面的溫度很難達到溫度均勻或達到所述表面要求的其他溫度分布。有鑒于上述的研究，本發(fā)明提出一種可以使得襯底支撐座的襯底支撐面上的溫度快速達到均勻分布或達到其要求的分布的化學氣相沉積設備，所述化學氣相沉積設備包括腔體、冷卻裝置、設置在所述腔體內的頂板和襯底支撐座，所述頂板與所述襯底支撐座相對設置，所述頂板具有與所述襯底支撐座相對的第一表面，所述襯底支撐座具有面向所述頂板的襯底支撐面，所述冷卻裝置用于冷卻所述頂板，所述冷卻裝置包括至少兩個冷卻單元，每個冷卻單元對應所述頂板的不同區(qū)域，所述至少兩個冷卻單元相互獨立地對所述頂板進行冷卻以控制所述第一表面的溫度分布。其中所述的頂板可以是噴淋頭臨近所述襯底支撐座一側的氣體分配板，或是與所述襯底支撐座相對設置的單獨的頂板。進一步的，為準確檢測所述頂板第一表面的溫度，所述化學氣相沉積設備進一步包括至少兩個溫度探測器，所述至少兩個溫度探測器分別對應探測所述至少兩個冷卻單元對應的所述頂板不同區(qū)域的第一表面溫度，所述化學氣相沉積設備根據每一溫度探測器探測到的溫度值對應控制所述溫度探測器對應的冷卻單元的冷卻。與現有技術化學氣相沉積設備相比較，本發(fā)明的化學氣相沉積設備中，所述冷卻裝置包括多個冷卻單元，所述多個冷卻單元相互獨立地對所述頂板的不同區(qū)域進行冷卻，從而可以控制所述頂板第一表面的溫度分布；由于所述底板第一表面的溫度會影響所述襯底支撐座的襯底支撐面上的溫度，因此，通過控制調節(jié)所述頂板第一表面的溫度分布，可以使得所述襯底支撐座的襯底支撐面上的溫度快速達到均勻分布或達到其要求的分布。請參閱圖3，圖3是本發(fā)明化學氣相沉積設備第一實施方式的剖面結構示意圖。所述化學氣相沉積設備3可以是LPCVD設備、PECVD設備或MOCVD設備；特別的，所述化學氣相沉積設備3為行星盤式MOCVD設備。所述化學氣相沉積設備3包括腔體31、頂板32、襯底支承座33、冷卻裝置34和進氣裝置35。所述頂板32、襯底支承座33和所述冷卻裝置34設置在所述腔體31內。所述頂板32設置于所述腔體31的頂部區(qū)域，所述襯底支撐座33設置于所述腔體31的底部區(qū)域。所述頂板32與所述襯底支撐座33相對設置。所述頂板32與所述襯底支撐座33之間形成反應區(qū)域。所述冷卻裝置34用于冷卻所述頂板32。所述進氣裝置35用于將反應氣體引入到所述反應區(qū)域；優(yōu)選的，所述進氣裝置35從所述腔體的頂壁311伸入所述腔體31，并從所述頂板32的中心區(qū)域穿過所述頂板32伸入到所述反應區(qū)域。所述進氣裝置35引入的反應氣體在所述反應區(qū)域形成基本平行所述襯底支撐座33面向所述頂板32的表面的反應氣體氣流。所述襯底支承座33包括面向所述頂板32的襯底支撐面331，所述襯底支撐面331用于支撐待處理襯底36 ;所述襯底支承座33可以進一步包括鑲嵌于其內部的加熱器(圖為示)，所述加熱器用于加熱設置在襯底支承座33上的襯底36 ;可選的，所述加熱器還可以位于所述襯底支承座33背離所述頂板32的一側，并與所述襯底支承座33間隔設置。在進行化學氣相沉積工藝的過程中，一個或多個襯底36被設置在所述襯底支撐面331，所述加熱器對所述襯底支承座33進行加熱， 以加熱所述襯底36 ;進一步的，特別是在MOCVD設備中，所述襯底支撐座33支撐于一轉軸37上，所述轉軸37使得所述襯底支撐座33繞一垂直所述襯底支撐面331的軸線旋轉。
所述頂板32包括面向所述襯底支承座33的第一表面321和背離所述襯底支承座33的第二表面322 ;則所述第一表面321與所述第二表面322相對設置。其中，所述頂板32可以劃分為中心區(qū)域A和邊緣區(qū)域B ;所述邊緣區(qū)域B為所述頂板32臨近所述頂板邊緣的環(huán)形區(qū)域；所述中心區(qū)域A為所述頂板被所述邊緣區(qū)域B圍繞的區(qū)域。在本實施方式中，所述冷卻裝置34設置在所述頂板32背離所述襯底支承座33的一側；即，所述冷卻裝置34設置在所述頂板32鄰近所述第二表面322的一側；優(yōu)選的，所述冷卻裝置34設置在所述頂板32與所述腔體31的頂壁311之間，并且最好為緊貼所述頂板32的第二表面322，以增強所述冷卻裝置34對所述頂板32的整體冷卻能力。所述冷卻裝置34包括第一冷卻單元341和圍繞所述第一冷卻單元341設置的第二冷卻單元342，優(yōu)選的，所述第二冷卻單元342為環(huán)形并環(huán)繞所述第一冷卻單元341。所述第一冷卻單元341對應所述頂板32的中心區(qū)域A，并主要對所述中心區(qū)域A進行冷卻；所述第二冷卻單元342對應所述頂板32的邊緣區(qū)域B，并主要對所述邊緣區(qū)域B進行冷卻。其中，所述第一冷卻單元341和所述第二冷卻單元342相互獨立地對所述頂板32進行冷卻，從而可以調節(jié)所述頂板32第一表面321溫度在所述中心區(qū)域A和所述邊緣區(qū)域B之間的分布，以使得所述襯底支撐座33的襯底支撐面331上的溫度快速達到其要求的分布。在本實施方式中，所述第一冷卻·單元341的冷卻能力要強于所述第二冷卻單元342的冷卻能力。由于所述頂板32的邊緣區(qū)域B的熱量散失較快，因此，其溫度通常要低于所述頂板32的中心區(qū)域A的溫度；本實施方式中，使得所述第一冷卻單元341的冷卻能力要強于所述第二冷卻單元342的冷卻能力，第一冷卻單元341從所述頂板32的中心區(qū)域A的吸收熱量要快于所述第二冷卻單元342從所述頂板32的邊緣區(qū)域B的吸收熱量，從而補償了所述頂板32的邊緣區(qū)域B的熱量散失，因此使得所述頂板32的第一表面321溫度分布均勻。溫度均勻的頂板32第一表面321對所述襯底支撐座33的襯底支撐面331的溫度影響相同，從而有利于所述襯底支撐座33的襯底支撐面331上的溫度快速達到其要求的分布，優(yōu)選的使得所述襯底支撐面331上的溫度均勻。可選的，為使得所述襯底支撐面331上的溫度更快地達到均勻，所述第一冷卻單元341和所述第二冷卻單元342的對所述頂板32的冷卻使得位于所述頂板邊緣區(qū)域B的第一表面321的溫度高于位于所述中心區(qū)域A的第一表面321的溫度。由于所述襯底支撐座33的邊緣區(qū)域(未標識)的熱量散失要快于所述其中心區(qū)域(未標識)的熱量散失，因此，使得位于所述頂板邊緣區(qū)域B的第一表面321的溫度高于位于所述中心區(qū)域A的第一表面321的溫度，可以減少所述襯底支撐座33的邊緣區(qū)域與所述頂板321邊緣區(qū)域B的熱量交換，從而補償所述襯底支撐座33的邊緣區(qū)域的熱量散失，使得所述襯底支撐座33的襯底支撐面331上的溫度更容易達到均勻。進一步，使得所述位于所述頂板中心區(qū)域A的第一表面321溫度均勻。由于所述頂板32的中心區(qū)域A和所述襯底支撐座33的中心區(qū)域的熱量散失環(huán)境較均勻，因此，可以使用較簡單的第一冷卻單元341就可以使得所述位于所述頂板中心區(qū)域A的第一表面321溫度均勻。從而可以降低所述冷卻裝置34復雜性，降低成本。在本實施方式中，所述第一冷卻單元341可以包括第一冷卻管道，所述第一冷卻管道盤繞設置；優(yōu)選的，所述第一冷卻管道盤繞在位于所述頂板32中心區(qū)域A的第二表面322上；冷卻流體在所述第一冷卻管道內流動以對所述頂板32進行冷卻。所述第一冷卻單元321還可以是包括一第一冷卻腔，優(yōu)選地，所述第一冷卻腔為以所述頂板32的第二表面322為一側面的冷卻腔；冷卻流體在所述第一冷卻腔內流動以對所述頂板32進行冷卻。所述第二冷卻單元342可以包括第二冷卻管道，所述第二冷卻管道設置于位于所述頂板32邊緣區(qū)域B的第二表面322上；冷卻流體在所述第二冷卻管道流動以對所述頂板32進行冷卻。所述第二冷卻單元321還可以是包括第二冷卻腔，所述第二冷卻腔優(yōu)選地，為以所述頂板32的第二表面322為一側面的冷卻腔；冷卻流體在所述第二冷卻腔內流動以對所述頂板32進行冷卻。所述第一冷卻腔或第一冷卻管道中的冷卻流體流速和溫度與所述第二冷卻腔或第二冷卻管道中的冷卻流體流速和溫度相互獨立的控制，優(yōu)選的，為使得所述第一冷卻單元331的冷卻能力高于所述第二冷卻單元342的冷卻能力，所述第一冷卻腔或第一冷卻管道中冷卻流體的流速大于或冷卻流體的溫度小于所述第二冷卻腔或第二冷卻管道中的冷卻流體。其中，所述冷卻流體可以冷卻液或冷卻氣體，優(yōu)選的所述冷卻流體為水，由于水的比熱最大，因此其冷卻效果最好。進一步的，為準確檢測所述頂板32第一表面321的溫度，所述化學氣相沉積設備3還進一步包括溫度探測器38，所述溫度探測器38用于探測所述頂板32第一表面321的溫度。優(yōu)選的，所述化學氣相沉積設備3包括探測孔39 ;所述探測孔39從所述腔體31的外側向所述腔體31內延伸，并從所述頂板32背離所述襯底支撐座33的第二表面322 —側延伸至所述頂板32，但不穿透所述頂板32 ;所述溫度探測器38通過所述探測孔39探測所述頂板32的溫度，以獲得所述頂板32第一表面321的溫度。優(yōu)選的，所述溫度探測器38探測所述探測孔39底面的溫度值。進一步優(yōu)選的，所述探測孔39底面到所述第一表面321的距離應該大于或等于Imm ;因為，在所述探測孔39處，所述頂板32的厚度較小，其吸收的熱量較難散失，從而使得所述探測孔39底面的溫度升高，所述探測孔39處的所述頂板32的厚度越少，所述探測孔39底面的溫度升高愈多；因此，使得所述探測孔39底面到所述第一表面321的距離大于或等于1_，可以減少所述底面溫度升高造成溫度檢測偏差。又優(yōu)選的，所述探測孔39的底面孔徑應該小于或等于10mm，使得所述探測孔39具有較少的孔徑，如此，可以減少所述探測孔39處，所述氣體頂板32上的熱量積聚，減少因所述底面溫度升高造成溫度檢測偏差，進一步優(yōu)選的`，所述探測孔39的底面孔徑應該小于或等于4_。所述溫度探測器38可以是一熱電偶，所述熱電偶伸入到所述探測孔39，用于探測所述頂板32的溫度，其中，所述熱電偶一直伸入到所述探測孔39的底面，并與所述探測孔39的底面接觸。所述熱電偶探測所述探測孔39的底面的溫度值。所述溫度探測器38還可以是一輻射高溫計；所述輻射高溫計設置在所述腔體31頂壁311的外側，對應所述探測孔39處；所述輻射高溫計探測所述探測孔39底面輻射，從而獲得所述探測孔39的底面的溫度值；與使用熱電偶作為所述溫度探測器38相比較，輻射高溫計使用無接觸式的溫度探測方式，可以避免因熱電偶與探測孔29底面接觸不良引起的溫度檢測不準確的問題。所述溫度探測器38還可以包括一輻射發(fā)生單元或一輻射接受單元；所述溫度探測器38設置在所述腔體31頂壁311的外側，對應所述探測孔39處；所述輻射發(fā)生單元產生一束輻射能量射向所述探測孔39的底面并被所述探測孔39的底面反射，所述輻射接受單元接收所述被反射的輻照能量從而獲得所述探測孔39的底面的溫度值；與使用輻射高溫計作為所述溫度探測器38相比較，所述溫度探測器38通過接收自己發(fā)出的輻照能量來探測溫度，可以減少所述探測孔39孔壁發(fā)出的輻射對溫度探測的干擾，從而提高溫度探測的準確度。
當構成所述頂板32的材料是熱的良好導體材料時，所述頂板32的溫度，特別是，所述溫度探測器38探測的是所述探測孔39底面的溫度時，所述探測到的溫度將與所述頂板32第一表面321的溫度基本相同，因此，所述溫度探測器38探測到的溫度可以被視作為所述頂板32第一表面321的溫度；當構成所述頂板32的材料是熱阻較大的材料時，所述溫度探測器38探測到的溫度與所述第一表面321的溫度存在一定的差值；但發(fā)明人發(fā)現，所述差值與所述溫度探測器38探測到的溫度值存在相關性，因此可以通過對所述溫度探測器38探測到的溫度進行校正從而獲得所述頂板32第一表面321的溫度。是否需要通過校正所述溫度探測器38探測到的溫度來獲得所述第一表面321的溫度，取決于包括對所述第一表面321的溫度的探測要求到精度、構成所述頂板32的材料的熱阻大小，頂板32的厚度以及探測孔38底面與所述第一表面321之間的距離等因素。為對所述溫度探測器38探測到的溫度進行校正從而獲得所述頂板32第一表面321的溫度。本實施方式的化學氣相沉積設備3還可以進一步包括一溫度校正單元381 ;所述溫度校正單元381從所述溫度探測器38獲取其探測到的所述頂板32的溫度，并根據所述溫度進行運算，從而對所述溫度進行校正，獲得所述頂板32第一表面321的溫度。上述溫度校正單元381對所述溫度探測器38探測到的溫度進行校正中，所述溫度校正單元381的運算過程可以是:使得所述溫度探測器探38測到的溫度值加上一溫度差而獲得一校正溫度值，所述溫度校正單元381輸出所述校正溫度值作為所述頂板32第一表面321的溫度；上述溫度校正單元381的運算過程優(yōu)選的適合于所述頂板32第一表面321的溫度變化范圍較少的情況，如:所述第一表面321的溫度的變化范圍在10°C以內，由于所述第一表面321的溫度變化范圍較少，所述第一表面321的溫度與所述溫度探測器36探測到的溫度之間的差值基本不變化，從而上述溫度校正單元381的運算過程可以獲得較準確的第一表面321的溫度；同時，上述的溫度校正單元381的運算過程，使得所述溫度校正單元381比較簡答，成本較低。優(yōu)選的，所述校正單元381還可以是包括一查找表(LUT)，在所述查找表中，所述溫度探測器38探測到的溫度被分為多個溫度區(qū)間，每個溫度區(qū)間對應一溫度差值，所述溫度校正單元381確定所述溫度探測器探測到的溫度值所在的溫度區(qū)域，并根據所述查找表獲得對應的差值，所述溫度校正單元使得所述溫度探測器探測到的溫度值加上一溫度差值而得到所述頂板第一表面的溫度。其中所述每個溫度區(qū)域的溫度范圍應該較小，如每個溫度區(qū)域的溫度范圍為10°C，或更?。涣?，所述溫度區(qū)域溫度范圍的大小還可以不相同。通過把所述溫度探測器38探測到的溫度分為多個溫度區(qū)間，每個溫度區(qū)間對應一溫度差值，從而可以在第一表面321的溫度較大的溫度變化范圍內，較準確地獲得所述第一表面321的溫度?？蛇x的，所述校正單元361還可以是包括一查找表(LUT)，所述查找表記載了所述溫度探測器探38測到的溫度值與所述頂板32第一表面321的溫度之間的一一對應關系，所述溫度校正單元381根據所述溫度探測38器探測到的溫度值查找所述查找表，從而獲得所述頂板32第一表面321的溫度；由于所述查找表(LUT)，記載了所述溫度探測器探38測到的溫度值與所述頂板32第一表面321的溫度之間的一一對應關系，因此可以精確獲得所述第一表面321的溫度。在本實施方式中，所述溫度探測器38還包括第一溫度探測器382和第二溫度探測裝置383。所述第一溫度探 測器382探測位于所述頂板32中心區(qū)域A的第一表面321溫度，所述第二溫度探測器探383測位于所述頂板32邊緣區(qū)域B的第一表面321溫度，所述化學氣相沉積設備3根據所述第一溫度探測器382和所述第二溫度探測器383探測到的溫度值對應控制所述第一冷卻單元341和所述第二冷卻單元342的冷卻。從而使得所述第一表面321的溫度分布均勻或達到其預定的要求。請參閱圖4，圖4是本發(fā)明化學氣相沉積設備第二實施方式的剖面結構示意圖。所述第二實施方式的化學氣相沉積設備4與所述第一實施方式的化學氣相沉積設備3基本相同，其區(qū)別在于:冷卻裝置44設置在頂板42背離襯底支撐座43的一側；優(yōu)選的，所述冷卻裝置44設置在所述頂板42與腔體41的頂壁411之間；第一冷卻單元441與所述頂板42之間的距離小于第二冷卻單元442與所述頂板42之間的距離；由于第二冷卻單元442與所述頂板42之間的距離較大，所述第二冷卻單元442對所述頂板42邊緣區(qū)域B’的冷卻較差，從而可以使得第一表面421的溫度均勻，或使得所述第一表面421的邊緣區(qū)域溫度高于中心區(qū)域溫度；在本實施方式中，·由于第二冷卻單元442與所述頂板42之間的距離較大，所述第二冷卻單元442對所述頂板42邊緣區(qū)域B’的冷卻較差，因此，所述第一冷卻單元441中的第一冷卻腔或第一冷卻管道中冷卻流體的流速或冷卻流體的溫度還可以等于所述第二冷卻腔或第二冷卻管道中的冷卻流體，如此，可以使用同一冷卻流體源提供溫度相同的冷卻流體，從而降低成本。請參閱圖5，圖5是本發(fā)明化學氣相沉積設備第三實施方式的剖面結構示意圖。所述第三實施方式的化學氣相沉積設備5可以與所述第二實施方式的化學氣相沉積設備4或第一實施方式的化學氣相沉積設備3基本相同,其不同在于:第一冷卻單元541包括主冷卻模塊5412和中心冷卻模塊5411，所述中心冷卻模塊5411設置在所述主冷卻模塊5412圍繞的中心區(qū)域，頂板52的中心區(qū)域A’具有位于所述中心區(qū)域A’中心的中心部(未標識)和位于所述中心部與所述邊緣區(qū)域B”之間的主體部(未標識)，所述中心冷卻模塊5411對應所述中心部，并主要對所述中心部進行冷卻；所述主冷卻模塊5412對應所述主體部，并主要對所述主體部進行冷卻；在本實施方式中，所述中心冷卻模塊5411對所述頂板52的冷卻能力可以高于所述主冷卻模塊5412的冷卻能力。在本實施方式中，還可以是，所述中心冷卻模塊5411與所述頂板52之間的距離小于所述述主冷卻模塊5412與所述頂板52之間的距離；本實施方式中，溫度探測裝置58包括第一溫度探測581、第二溫度探測器582和第三溫度探測器583 ;所述第一溫度探測器581探測位于所述頂板52中心部的第一表面521溫度，所述第二溫度探測器582探測位于所述頂板52主體部的第一表面521溫度，所述第三溫度探測器583探測位于所述頂板52邊緣區(qū)域的第一表面521溫度，所述化學氣相沉積設備5根據所述第一溫度探測器581、所述第二溫度探測器582探測和所述第三溫度探測器583探測到的溫度值對應控制所述中心冷卻模塊5411、所述主冷卻模塊5412和所述第二冷卻單元542的冷卻；從而使得所述第一表面521的溫度分布均勻或達到其預定的要求。請參閱圖6，圖6是是本發(fā)明化學氣相沉積設備第四實施方式的剖面結構示意圖。所述第四實施方式的化學氣相沉積設備6與第一實施方式的化學氣相沉積設備3的區(qū)別在于:所述化學氣相沉積設備6不具有如第一實施方式的所述進氣裝置，所述化學氣相沉積設備6具有與襯底支撐座63相對設置的噴淋頭結構62 ;所述噴淋頭結構62具有臨近所述襯底支撐座63 —側的氣體分配板621和位于所述氣體分配板621背離所述襯底支撐座63 一側的氣體擴散腔622 ;本實施方式的化學氣相沉積設備6還不具有如第一實施方式的所述頂板；所述氣體分配板621相當于所述第一實施方式的化學氣相沉積設備3中的頂板32，所述氣體分配板621具有面向所述襯底支撐座63的第一表面623和背離所述襯底支撐座63的第二表面624 ;所述氣體分配板621與所述襯底支撐座63限定了其二者之間的反應區(qū)域；包括有第一冷卻單元641和第二冷卻單元642的冷卻裝置64設置在所噴淋頭結構62與腔體61的頂壁611之間，所述冷卻裝置64對所述噴淋頭結構62進行冷卻，并主要地對所述氣體分配板621進行冷卻；反應氣體先進入到所述氣體擴散腔622，并在所述氣體擴散腔622中均勻擴散；然后通過所述氣體分配板621進入到所述反應區(qū)域。請參閱圖7，圖7是本發(fā)明化學氣相沉積設備第五實施方式的剖面結構示意圖。所述第五實施方式的化學氣相沉積設備7與第四實施方式的化學氣相沉積設備6的區(qū)別在于:在所述化學氣相沉積設備7中，冷卻裝置74為設置在所述噴淋頭結構72的氣體分配板721與氣體擴散腔722之間，如此，所述冷卻裝置74直接與所述氣體分配板721接觸，并對所述氣體分配板721進行冷卻；優(yōu)選的，在本實施方式中，所述冷卻裝置74為位于氣體分配板721與氣體擴散腔722之間冷卻腔或冷卻管道，所述冷卻腔優(yōu)選的為以所述氣體分配板721的第二表面724為一側壁的冷卻腔。請參閱圖8，圖8是是本發(fā)明化學氣相沉積設備第六實施方式的剖面結構示意圖。所述第六實施方式的化學氣相沉積設備8與第三實施方式的化學氣相沉積設備5的區(qū)別在于:所述化學氣相沉積設備8不具有如第三實施方式中的所述進氣裝置，所述化學氣相沉積設備8具有與襯底支撐座83相對設置的噴淋頭結構82 ;所述噴淋頭結構82具有臨近所述襯底支撐座83 —側的氣體分配板821和位于所述氣體分配板821背離所述襯底支撐座83 一側的氣體擴散腔822 ;本實施方式的化學氣相沉積設備8還不具有如第三實施方式中的所述頂板；所述氣體分配板821相當于所述第三實施方式的化學氣相沉積設備5中的頂板52，所述氣體分配板821具有面向所述襯底支撐座83的第一表面823或與背離所述襯底支撐座83的第二表面824 ;所述氣體分配板821與所述襯底支撐座83限定了其二者之間的反應區(qū)域；包括有中心冷卻模`塊8411、主冷卻模塊8412和第二冷卻單元842的冷卻裝置84為設置在所述噴淋頭結構82的氣體分配板821與氣體擴散腔822之間的冷卻腔或冷卻管道；所述中心冷卻模塊8411、所述主冷卻模塊8412和所述第二冷卻單元842分別為相互獨立的冷卻腔或冷卻管道；其中，所述冷卻腔優(yōu)選的為以所述氣體分配板821的第二表面824為一側壁的冷卻腔；所述冷卻裝置84對所述氣體分配板821進行冷卻；其中，優(yōu)選的，所述中心冷卻模塊8411中的冷卻流體如冷卻水的流速大于或溫度小于所述主冷卻模塊8412中的冷卻流體，所述主冷卻模塊8412中的冷卻流體如冷卻水的流速大于或溫度小于所述第二冷卻單元842中的冷卻流體；反應氣體先進入到所述氣體擴散腔822，并在所述氣體擴散腔822中均勻擴散；然后通過所述氣體分配板821進到所述反應區(qū)域。本發(fā)明已以較佳實施例披露如上，但本發(fā)明并非限定上述實施方式所述，如:所述冷卻裝置還可以劃分成不同形狀組合的冷卻單元，以配合不同的所述第一表面溫度分布需求；所述冷卻裝置還可以進一步劃分成矩陣排列的多個冷卻單元，你每個冷卻單元分別獨立控制，從而可以最大程度滿足對所述第一表面溫度分布不同要求；所述實施方式一至三中，所述化學氣相沉積設備還可以是不具有所述頂板，所述化學氣相沉積設備以所述腔體的頂壁作為與所述襯底支撐座相對的頂板，所述頂壁與所述襯底支撐座相對設置，其兩者之間的限定一反應區(qū)域。所述溫度探測器探測所述述腔體的頂壁的溫度，冷卻單元設置在所述頂壁的外表面；所述實施方式四中，所述噴淋頭結構62也可以固定在所述腔體的頂壁的內表面，所述冷卻裝置64設置在所述腔體的頂壁的外表面。 雖然本發(fā)明已以較佳實施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領域技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護范圍應當以權利要求所限定的范 圍為準。
權利要求
1.一種化學氣相沉積設備，其包括腔體、冷卻裝置、設置在所述腔體內的頂板和襯底支撐座，所述頂板與所述襯底支撐座相對設置，所述頂板具有與所述襯底支撐座相對的第一表面，所述襯底支撐座具有面向所述頂板的襯底支撐面，所述冷卻裝置用于冷卻所述頂板，其特征在于:所述冷卻裝置包括至少兩個冷卻單元，每個冷卻單元對應所述頂板的不同區(qū)域，所述至少兩個冷卻單元相互獨立地對所述頂板進行冷卻以控制所述第一表面的溫度分布。
2.如權利要求1所述的化學氣相沉積設備，其特征在于:所述至少兩個冷卻單元包括第一冷卻單元和第二冷卻單元，所述頂板具有中心區(qū)域和圍繞所述中心區(qū)域的邊緣區(qū)域，所述第一冷卻單元對應所述中心區(qū)域，所述第二冷卻單元對應所述邊緣區(qū)域。
3.如權利要求2所述的化學氣相沉積設備，其特征在于:所述第二冷卻單元圍繞所述第一冷卻單元設置。
4.如權利要求2所述的化學氣相沉積設備，其特征在于:第一冷卻單元與所述頂板之間的距離小于所述第二冷卻單元與所述頂板之間的距離。
5.如權利要求2所述的化學氣相沉積設備，其特征在于:所述第一冷卻單元對所述頂板的冷卻能力強于所述第二冷卻單元。
6.如權利要求5所述的化學氣相沉積設備，其特征在于:所述第一冷卻單元包括第一冷卻腔或第一冷卻管道，所述第二冷卻單元包括第二冷卻腔或第二冷卻管道，所述第一冷卻腔或第一冷卻管道中冷卻流體的流速大于或冷卻流體的溫度小于所述第二冷卻腔或第二冷卻管道中的冷卻流體。
7.如權利要求6所述的化學氣相沉積設備，其特征在于:所述冷卻流體為冷卻水。
8.如權利要求2所述的化學氣相沉積設備，其特征在于:所述第一冷卻單元包括主冷卻模塊和中心冷卻模塊，所述主冷卻模塊圍繞所述中心冷卻模塊，所述頂板包括中心部和主體部，所述中心部位于所述中心區(qū)域的中心，所述主體部位于所述中心部與所述邊緣區(qū)域之間，所述中心冷卻模塊對應所述中心部，所述主冷卻模塊對應所述主體部。
9.如權利要求8所述的化學氣相沉積設備，其特征在于:所述中心冷卻模塊和所述主冷卻模塊相互獨立地對所述頂板進行冷卻。
10.如權利要求9所述的化學氣相沉積設備，其特征在于:所述中心冷卻模塊與所述頂板之間的距離小于所述主冷卻模塊與所述頂板之間的距離。
11.如權利要求9所述的化學氣相沉積設備，其特征在于:所述中心冷卻模塊對所述頂板的冷卻能力強于所述主冷卻模塊。
12.如權利要求1至11中任一項所述的化學氣相沉積設備，其特征在于:所述冷卻裝置使得所述頂板的第一表面溫度均勻。
13.如權利要求1至11中任一項所述的化學氣相沉積設備，其特征在于:所述冷卻裝置使得位于所述頂板邊緣區(qū)域的第一表面溫度高于位于所述頂板中心區(qū)域的第一表面溫度。
14.如權利要求13所述的化學氣相沉積設備，其特征在于:所述位于所述頂板中心區(qū)域的第一表面溫度均勻。
15.如權利要求1所述的化學氣相沉積設備，其特征在于:所述冷卻裝置設置在所述頂板背離所述襯底支撐座的一側。
16.如權利要求15所述的化學氣相沉積設備，其特征在于:所述頂板鄰近所述腔體的頂壁設置，所述冷卻裝置設置在所述頂板與所述腔體的頂壁之間。
17.如權利要求15或16所述的化學氣相沉積設備，其特征在于:所述冷卻裝置緊貼所述頂板設置。
18.如權利要求1所述的化學氣相沉積設備，其特征在于:所述化學氣相沉積設備包括一噴淋頭結構，所述噴淋頭結構與所述襯底支撐座相對設置，所述頂板為所述噴淋頭結構臨近所述襯底支撐座的一側的氣體分配板。
19.如權利要求18所述的化學氣相沉積設備，其特征在于:所述冷卻裝置設置在所述噴淋頭結構背離所述襯底支撐座一側。
20.如權利要求19所述的化學氣相沉積設備，其特征在于:所述噴淋頭結構設置在所述腔體的頂部，所述冷卻裝置設置在所述腔體的頂壁與所述噴淋頭結構之間。
21.如權利要求19所述的化學氣相沉積設備，其特征在于:所述噴淋頭結構固定在所述腔體的頂壁的內表面，所述冷卻裝置設置在所述腔體的頂壁的外表面。
22.如權利要求18所述的化學氣相沉積設備，其特征在于:所述冷卻裝置為冷卻腔或冷卻管道，所述冷卻腔或冷卻管道設置于所述氣體分配板背離所述襯底支撐座一側。
23.如權利要求22所述的化學氣相沉積設備，其特征在于:所述噴淋頭結構進一步包括一設置在所述氣體分配板背離所述襯底支撐座一側的氣體擴散腔，所述冷卻腔或冷卻管道設置在所述氣體擴散腔與所述氣體分配板之間。
24.如權利要求23所述的化學氣相沉積設備，其特征在于:所述化學氣相沉積設備為金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)設備。
25.如權利要求24所述的化學氣相沉積設備，其特征在于:所述金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)設備為近耦合噴淋頭金屬有機化學氣相沉積(CCS-M0CVD)設備。
26.如權利要求1所述的化學氣相沉積設備，其特征在于:所述腔體具有與所述襯底支撐座相對設置的頂壁，所述頂板為所述腔體的頂壁。
27.如權利要求26所述的化學氣相沉積設備，其特征在于:所述冷卻裝置設置在所述腔體的頂壁的外表面。
28.如權利要求1所述的化學氣相沉積設備，其特征在于:所述化學氣相沉積設備進一步包括至少兩個溫度探測器，所述至少兩個溫度探測器分別對應探測所述至少兩個冷卻單元對應的所述頂板不同區(qū)域的第一表面溫度，所述化學氣相沉積設備根據每一溫度探測器探測到的溫度值對應控制所述溫度探測器對應的冷卻單元的冷卻。
29.如權利要求2所述的化學氣相沉積設備，其特征在于:所述化學氣相沉積設備進一步包括第一溫度探測器和第二溫度探測器，所述第一溫度探測器探測位于所述頂板中心區(qū)域的第一表面溫度，所述第二溫度探測器探測位于所述頂板邊緣區(qū)域的第一表面溫度，所述化學氣相沉積設備根據所述第一溫度探測器和所述第二溫度探測器探測到的溫度值對應控制所述第一冷卻單元和所述第二冷卻單元的冷卻。
30.如權利要求8所述的化 學氣相沉積設備，其特征在于:所述化學氣相沉積設備進一步包括第一溫度探測器、第二溫度探測器和第三溫度探測器，所述第一溫度探測器探測位于所述頂板中心部的第一表面溫度，所述第二溫度探測器探測位于所述頂板主體部的第一表面溫度，所述第三溫度探測器探測位于所述頂板邊緣區(qū)域的第一表面溫度，所述化學氣相沉積設備根據所述第一溫度探測器、所述第二溫度探測器探測和所述第三溫度探測器探測到的溫度值對應控制所述中心冷卻模塊、所述主冷卻模塊和所述第二冷卻單元的冷卻。
31.如權利要求28至30中任一項所述的化學氣相沉積設備，其特征在于:所述頂板還包括背離所述襯底支撐座的第二表面，所述化學氣相沉積設備進一步包括探測孔；所述探測孔從所述腔體的外側向所述腔體內延伸，并從所述頂板的第二表面一側延伸至所述頂板，但不穿透所述頂板；所述溫度探測器通過所述探測孔探測所述頂板的溫度，以獲得所述頂板第一表面的溫度。
32.如權利要求30所述的化學氣相沉積設備，其特征在于:所述溫度探測器探測所述探測孔底面的溫度值。
33.如權利要求32所述的化學氣相沉積設備，其特征在于:所述探測孔底面到所述第一表面之間的距離大于或等于1mm。
34.如權利要求33所述的化學氣相沉積設備，其特征在于:所述化學氣相沉積設備還包括溫度校正單元，所述獲得所述頂板第一表面的溫度是通過所述溫度校正單元獲取所述溫度探測器探測到的溫度值并對所述溫度值進行校正而獲得。
35.如權利要求34所述的化學氣相沉積設備，其特征在于:所述溫度校正單元包括一個查找表(LUT)，所述查找表存儲有所述溫度探測器探測的所述頂板的溫度值與所述頂板第一表面的溫度值之間的對應關系。
36.如權利要求31所述的化學氣相沉積設備，其特征在于:所述探測孔在所述頂板處的直徑少于或等于10mm。
37.如權利要求36所述的化學氣相沉積設備，其特征在于:所述探測孔在所述頂板處的直徑少于或等于4mm。
38.如權利要求31所 述的化學氣相沉積設備，其特征在于:所述溫度探測器為熱電偶或輻射高溫計，或所述溫度探測器通過向所述探測孔的底面發(fā)射一簇輻射能量，并接收所述底面反射的輻照能量檢測所述探測孔的底面的溫度。
39.如權利要求1所述的化學氣相沉積設備，其特征在于:所述化學氣相沉積設備通過控制所述第一表面的溫度分布，進而調節(jié)所述襯底支撐面的溫度分布。
40.如權利要求39所述的化學氣相沉積設備，其特征在于:調節(jié)所述襯底支撐面的溫度分布均勻。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種化學氣相沉積設備。所述化學氣相沉積設備包括腔體、冷卻裝置、設置在所述腔體內的頂板和襯底支撐座，所述頂板與所述襯底支撐座相對設置，所述頂板具有與所述襯底支撐座相對的第一表面，所述襯底支撐座具有面向所述頂板的襯底支撐面，所述冷卻裝置用于冷卻所述頂板，其特征在于所述冷卻裝置包括至少兩個冷卻單元，每個冷卻單元對應所述頂板的不同區(qū)域，所述至少兩個冷卻單元相互獨立地對所述頂板進行冷卻以控制所述第一表面的溫度分布。本發(fā)明的CVD設備可以使得襯底支撐座的襯底支撐面上的溫度快速達到均勻分布或達到其要求的分布。
文檔編號C23C16/52GK103074615SQ201210276518
公開日2013年5月1日 申請日期2012年8月3日 優(yōu)先權日2012年8月3日
發(fā)明者梁秉文 申請人:光達光電設備科技(嘉興)有限公司