專利名稱：熱反射裝置及半導(dǎo)體處理設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于半導(dǎo)體處理設(shè)備的熱反射裝置以及應(yīng)用該熱反射裝置的半導(dǎo)體處理設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前隨著技術(shù)的發(fā)展，化學(xué)氣相生長(Chemical Vapor Deposition,簡稱為CVD)技術(shù)已經(jīng)得到越來越多的應(yīng)用。特別是其中的金屬有機(jī)化學(xué)氣相生長(Metal OrganicChemical Vapor Deposition，簡稱為M0CVD)技術(shù)，因其具有鍍膜成分易控、鍍膜均勻致密以及附著力好等優(yōu)點(diǎn)而逐漸成為工業(yè)界主要的鍍膜技術(shù)。所謂MOCVD技術(shù)是指，利用金屬有機(jī)化合物(Metal Organic,簡稱為MO)作為源物質(zhì)的一種化學(xué)氣相生長技術(shù),其原理為使有機(jī)金屬原料氣體、氫化氣體或鹵化氣體進(jìn)行熱分解反應(yīng)而在氣相中使薄膜生長。在實(shí)際工藝中，將進(jìn)行上述CVD反應(yīng)的設(shè)備稱為CVD設(shè)備；將使用MO氣體進(jìn)行CVD反應(yīng)的設(shè)備 稱為MOCVD設(shè)備。通常，在MOCVD設(shè)備的工藝腔室內(nèi)設(shè)置有用于承載被加工基片的托盤裝置，在工藝腔室外設(shè)置有感應(yīng)加熱器，以將工藝腔室加熱至工藝所需溫度。在實(shí)際工藝中，由感應(yīng)加熱器所產(chǎn)生的熱量中的一部分會傳遞到工藝腔室，與此同時(shí)，也會有一部分熱量在感應(yīng)加熱器周圍散失掉，這樣，不僅會使工藝腔室到達(dá)工藝所需溫度的時(shí)間過長而導(dǎo)致生產(chǎn)效率低下，而且也會因熱量白白散失掉而造成浪費(fèi)。并且，為了補(bǔ)償散失掉的熱量，就需要繼續(xù)開啟感應(yīng)加熱器，而這又會導(dǎo)致電能的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種熱反射裝置，其可在工藝腔室升溫或保溫過程中將熱量朝向工藝腔室反射以阻擋熱量散失，這樣不僅能夠在工藝腔室升溫過程中提高其升溫速度進(jìn)而提高生產(chǎn)效率，而且還能夠在工藝腔室保溫過程中減少腔室內(nèi)熱量的散失，從而節(jié)約能源、避免浪費(fèi)。為解決上述問題，本發(fā)明還提供一種具有上述熱反射裝置的半導(dǎo)體處理設(shè)備，其同樣能夠在工藝腔室升溫或保溫過程中將熱量朝向工藝腔室反射以阻擋熱量散失，從而提高生產(chǎn)效率、避免能源浪費(fèi)。為此，本發(fā)明提供一種用于半導(dǎo)體處理設(shè)備的熱反射裝置，所述半導(dǎo)體處理設(shè)備包括工藝腔室，所述熱反射裝置包括至少一個熱反射單元，每一個熱反射單元均具有可反射熱量的反射面，所述熱反射裝置設(shè)置在所述工藝腔室的外圍，用以將熱量朝向工藝腔室反射。其中，本發(fā)明提供的熱反射裝置還包括位置變換單元，所述位置變換單元與所述熱反射單元相連并可帶動所述熱反射單元運(yùn)動，以便在工藝腔室升溫或保溫過程中，使熱反射單元的反射面朝向工藝腔室以向其反射熱量；并在工藝腔室降溫過程中，使熱反射單元的反射面偏離所述工藝腔室以便于工藝腔室散熱。
其中，所述位置變換單元包括升降裝置，其通過帶動所述熱反射單元在豎直方向上運(yùn)動而使所述熱反射單元的反射面朝向或偏離所述工藝腔室。其中，所述熱反射單元的數(shù)量至少為2個,并且所述位置變換單元包括轉(zhuǎn)動裝置，其通過帶動所述熱反射單元轉(zhuǎn)動一定角度而使所述熱反射單元的反射面朝向或偏離所述
工藝腔室。
其中，所述熱反射單元的數(shù)量為2η個，并且所述轉(zhuǎn)動裝置包括η個用于安置所述熱反射單元的樞軸，其中，η為大于等于I的整數(shù)；對于每一個樞軸而言，處于其兩側(cè)且與其緊鄰的兩個熱反射單元均設(shè)置在該樞軸上并可繞該樞軸轉(zhuǎn)動，以使所述熱反射單元的反射面根據(jù)工藝要求而朝向或偏離所述工藝腔室。其中，所述熱反射單元的數(shù)量為m個，并且所述轉(zhuǎn)動裝置包括m個用于安置所述熱反射單元的樞軸，其中，m為大于等于2的整數(shù)；所述m個熱反射單元與所述m個樞軸一一對應(yīng),每一個所述熱反射單元均固定在與之對應(yīng)的一個樞軸上且可隨該樞軸一同轉(zhuǎn)動，或者每一個所述熱反射單元均設(shè)置在與之對應(yīng)的一個樞軸上且可繞該樞軸轉(zhuǎn)動，以使所述熱反射單元的反射面根據(jù)工藝要求而朝向或偏離所述工藝腔室。其中，在工藝腔室升溫或保溫過程中，所述熱反射單元的反射面沿所述工藝腔室的切線方向延伸；在工藝腔室降溫過程中，所述熱反射單元的反射面沿所述工藝腔室的法線方向延伸。其中，所述轉(zhuǎn)動裝置包括旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源，每一個所述熱反射單元均連接所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源，并在所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源的帶動下轉(zhuǎn)動。其中，在所述轉(zhuǎn)動裝置中，對應(yīng)于每一個所述熱反射單元均設(shè)置有轉(zhuǎn)動傳遞部，所述轉(zhuǎn)動傳遞部連接在所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源和熱反射單元之間，并將所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力傳遞到所述熱反射單元。其中，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源的數(shù)量為一個，每一個所述轉(zhuǎn)動傳遞部均與這一個旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源相連，并將該旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力傳遞到每一個所述熱反射單元。其中，所述熱反射單元的耐受溫度為1500°C，并且每一個所述熱反射單元均包括間隔一定間距而設(shè)置的k個熱輻射反射鏡，其中，k為大于等于2的整數(shù)。其中，所述熱輻射反射鏡由銅板、鋁板、鋼板或銀板制成。其中，所述熱輻射反射鏡由基底及位于基底表面的反射膜構(gòu)成。其中，所述熱輻射反射鏡的基底包括銅板、鋁板、鋼板或銀板，所述反射膜為金屬鍍層或金屬涂層。此外，本發(fā)明還提供了一種半導(dǎo)體處理設(shè)備，其包括工藝腔室，并且在所述工藝腔室的外圍設(shè)置有本發(fā)明提供的上述熱反射裝置，用以朝向所述工藝腔室反射熱量。其中，在所述工藝腔室外設(shè)置有用于對工藝腔室進(jìn)行加熱的感應(yīng)加熱器，所述熱反射裝置設(shè)置在所述感應(yīng)加熱器的外圍，用以將熱量朝向工藝腔室反射。其中，在所述工藝腔室內(nèi)設(shè)置有用于承載被加工基片的托盤裝置。其中，所述半導(dǎo)體處理設(shè)備為結(jié)晶膜生長裝置，并且所述托盤裝置包括多個層疊設(shè)置的托盤，并且相鄰?fù)斜P之間具有一定間距。其中，所述多個托盤沿所述工藝腔室高度方向縱向?qū)盈B設(shè)置。本發(fā)明具有下述有益效果
由于本發(fā)明提供的熱反射裝置可設(shè)置在工藝腔室的外圍并且具有可反射熱量的反射面，因而，借助該熱反射裝置可將輻射熱朝向工藝腔室反射。這樣，在工藝腔室升溫過程中，不僅可以減少熱量散失、避免能源浪費(fèi)，而且由于該熱反射裝置反射來的熱量也用于工藝腔室的加熱，因而可以提高工藝腔室的升溫速度，進(jìn)而提高生產(chǎn)效率；同樣地，在工藝腔室保溫過程中，借助該熱反射裝置也可以減少腔室內(nèi)熱量的散失，以便在將腔室內(nèi)的溫度保持在需要的范圍內(nèi)的同時(shí)而無需繼續(xù)開啟感應(yīng)加熱器來提供能量，從而節(jié)約了能源、避免了浪費(fèi)。在本發(fā)明一個優(yōu)選實(shí)施例中，由于熱反射裝置內(nèi)還設(shè)置有可帶動熱反射單元運(yùn)動的位置變換單元，因而可以在工藝腔室升溫或保溫過程中，使熱反射單元的反射面與工藝腔室和/或感應(yīng)加熱器相對，以將輻射熱朝向工藝腔室反射，從而可以避免在工藝腔室升溫或保溫過程中使熱量白白散失掉而造成能源浪費(fèi)，而且還可以提高工藝腔室的升溫速度，進(jìn)而提高生產(chǎn)效率。并且在工藝腔室降溫過程中，使熱反射單元的反射面偏離工藝腔室和/或感應(yīng)加熱器，從而便于工藝腔室散熱。也就是說，本實(shí)施例提供的熱反射裝置，能夠 在工藝腔室升溫過程中使其快速升溫，而在工藝腔室保溫過程中避免熱量散失，并且在工藝腔室散熱過程中不會阻擋其散熱。由此可見，本實(shí)施例提供的熱反射裝置不僅能夠節(jié)約能源，而且還能夠提高生產(chǎn)效率。類似地，由于本發(fā)明提供的半導(dǎo)體處理設(shè)備包括有本發(fā)明提供的上述熱反射裝置，因而其同樣能夠避免能源浪費(fèi)，提高工藝腔室的升溫速度并進(jìn)而提高生產(chǎn)效率。


圖I為本發(fā)明一個具體實(shí)施例提供的熱反射裝置的俯視圖；圖2a為圖I所示熱反射裝置所采用的熱反射單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2b為圖2a所示熱反射單元的俯視圖；圖3為本發(fā)明一個具體實(shí)施例提供的設(shè)置有圖I所示熱反射裝置的半導(dǎo)體處理設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；以及圖4為圖3所示半導(dǎo)體處理設(shè)備去除過濾腔室318后的俯視圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的技術(shù)核心是提供一種熱反射裝置，其可應(yīng)用于包含工藝腔室的半導(dǎo)體處理設(shè)備，所述熱反射裝置包括至少一個熱反射單元，每一個熱反射單元均具有可反射熱量的反射面，所述熱反射裝置設(shè)置在所述工藝腔室的外圍，用以將熱量朝向工藝腔室反射。優(yōu)選地，本發(fā)明一個具體實(shí)施例還提供了一種設(shè)置有位置變換單元的熱反射裝置，其中，該位置變換單元與熱反射單元相連并可帶動熱反射單元運(yùn)動，以便調(diào)節(jié)向工藝腔室反射的熱量，具體地，在工藝腔室升溫或保溫過程中，使熱反射單元的反射面朝向工藝腔室以向該工藝腔室反射熱量；并在工藝腔室降溫過程中，使熱反射單元的反射面偏離工藝腔室以便于該工藝腔室散熱。圖I為本發(fā)明一個具體實(shí)施例提供的熱反射裝置的俯視圖；圖2a為圖I所示熱反射裝置所采用的熱反射單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2b為圖2a所示熱反射單元的俯視圖。請一并參閱圖I、圖2a和圖2b，本實(shí)施例提供的熱反射裝置600包括13個熱反射單元604及與之相連的含有樞軸601的位置變換單元。在本實(shí)施例中，每一個熱反射單元604均包括4個依次設(shè)置在樞軸601上的熱輻射反射鏡602，相鄰的兩個熱輻射反射鏡602間隔有一定間距，并且每一個熱輻射反射鏡602均具有至少一個可反射熱量的反射面。其中，熱輻射反射鏡602的本體及其反射面可由諸如銅板、鋁板、鋼板或銀板等的具有熱輻射反射性能的金屬材料一體成型。當(dāng)然，也可以這樣制作熱輻射反射鏡602 BP,采用能夠耐受半導(dǎo)體處理工藝所需溫度的材料制成基底，并在該基底表面設(shè)置同樣能夠滿足工藝溫度要求且具有熱輻射反射性能的金屬涂層或金屬鍍層，以形成熱輻射反射鏡602的反射面。其中，基底可以采用銅板、鋁板、鋼板或其他能夠耐受半導(dǎo)體處理工藝所需溫度的材料；并且鍍層或涂層可以是金、銀等金屬材料的鍍層或涂層，也可以是具有熱輻射反射性能的金屬化合物的鍍層或涂層。由于熱輻射反射鏡本體或其上的反射膜為金屬材料制成，因此，為了避免感應(yīng)電流流過而需要在一個熱反射單元中設(shè)置多個不連續(xù)的熱輻射反射鏡，即，使相鄰的兩個熱輻射反射鏡間隔一定間距，如圖2a所示。需要指出的是，在實(shí)際工藝中，熱反射裝置600所耐受的溫度及為此而采用的材料應(yīng)根據(jù)半導(dǎo)體處理工藝的實(shí)際情況而定。例如，對于結(jié)晶膜生長工藝，其工藝溫度的范圍為500 1400°C，因而，該熱反射裝置的耐受溫度應(yīng)為1400°C以上，例如為1400°C、1450°C或 1500。。。在本實(shí)施例中，位置變換單元為轉(zhuǎn)動裝置,其通過帶動熱反射單元轉(zhuǎn)動一定角度 而使熱反射單元的反射面朝向或偏離工藝腔室。如圖所示，轉(zhuǎn)動裝置主要包括樞軸601，其用于固定熱反射單元604，并可帶動該熱反射單元604旋轉(zhuǎn)；旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源610，其用于為熱反射單元604提供旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力；轉(zhuǎn)動傳遞部603，其連接在樞軸601和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源610之間，用以將來自旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源610的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力朝向樞軸601傳遞；以及聯(lián)動關(guān)聯(lián)部605，其將各個熱反射單元604的轉(zhuǎn)動傳遞部603連接在一起，以實(shí)現(xiàn)各個熱反射單元604的聯(lián)動。具體地，可以這樣實(shí)現(xiàn)各個熱反射單元604的聯(lián)動，即，使各個熱反射單元604的轉(zhuǎn)動傳遞部603的一端連接各自的樞軸601，并使其另一端經(jīng)由聯(lián)動關(guān)聯(lián)部605而一同連接至旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源610。這樣，只要該旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源610向該聯(lián)動關(guān)聯(lián)部605或者向其中任意一個轉(zhuǎn)動傳遞部603施加使其順時(shí)針或者逆時(shí)針轉(zhuǎn)動的力，就可以同時(shí)帶動這13個轉(zhuǎn)動傳遞部603 —同順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動,進(jìn)而帶動與之相連的熱反射單元604轉(zhuǎn)動而改變其位置,從而實(shí)現(xiàn)了各個熱反射單元604的聯(lián)動。聯(lián)動關(guān)聯(lián)部605的實(shí)現(xiàn)形式可以為連接在各轉(zhuǎn)動傳遞部603之間的金屬棒、陶瓷棒等硬連接部件，借助于這樣的聯(lián)動關(guān)聯(lián)部605可在各轉(zhuǎn)動傳遞部603之間實(shí)現(xiàn)硬連接。當(dāng)然，聯(lián)動關(guān)聯(lián)部605也可以為與各轉(zhuǎn)動傳遞部603相連的繩纜，優(yōu)選為不具有彈性的繩纜，借助于這樣的聯(lián)動關(guān)聯(lián)部605可在各轉(zhuǎn)動傳遞部603之間實(shí)現(xiàn)軟連接。當(dāng)采用上述軟連接方式時(shí)，各樞軸601應(yīng)當(dāng)配置諸如復(fù)位彈簧等的彈性復(fù)位部件，這樣，當(dāng)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源610不再施加使熱反射單元604偏離其初始位置的偏離力時(shí)，各樞軸601可以借助其復(fù)位彈簧而帶動各熱反射單元604回轉(zhuǎn)至初始位置。至于前述硬連接方式，則不要求各樞軸601必須配置上述彈性復(fù)位部件。當(dāng)然，在實(shí)際應(yīng)用中，各熱反射單元604的轉(zhuǎn)動傳遞部603也可以不連接在一起，而是單獨(dú)與同一個旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源610相連，以將旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源610的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力傳遞到各熱反射單元604 ;或者,使各熱反射單元604的轉(zhuǎn)動傳遞部603分別與不同的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源610相連，以將各旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源610的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力分別傳遞到對應(yīng)的各熱反射單元604。可以理解，這樣的連接方式相對于圖I所示實(shí)施例而言，會使結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜并導(dǎo)致成本增加，同時(shí)還難以保證各個熱反射單元604工作的協(xié)同性，因而，在實(shí)際應(yīng)用中優(yōu)選圖I所示的連接方式。此外，需要說明的是，在本實(shí)施例采用的轉(zhuǎn)動裝 置中，對應(yīng)于每一個熱反射單元604均設(shè)置有連接旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源610的轉(zhuǎn)動傳遞部603，借助于該轉(zhuǎn)動傳遞部603而將來自旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源610的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力傳遞到所述熱反射單元604。該轉(zhuǎn)動傳遞部603可以設(shè)置在樞軸601上，以便通過該轉(zhuǎn)動傳遞部603而將來自旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源610的轉(zhuǎn)動驅(qū)動力傳遞到樞軸601，并由該樞軸601帶動熱反射單元604轉(zhuǎn)動而改變其位置。當(dāng)然，該轉(zhuǎn)動傳遞部603也可以設(shè)置在熱反射單元604上，以便通過該轉(zhuǎn)動傳遞部603將來自旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源610的轉(zhuǎn)動驅(qū)動力傳遞到所述熱反射單元604,而直接帶動該熱反射單元603圍繞或者隨同樞軸601轉(zhuǎn)動并改變朝向。進(jìn)一步需要指出的是，盡管前述實(shí)施例中的熱反射單元的數(shù)量為13個，然而在實(shí)際應(yīng)用中，熱反射單元的數(shù)量并不局限于此，而是也可以為其他的數(shù)量，例如，熱反射單元的數(shù)量可以僅為I個，或者2個或2個以上。而且，每一個熱反射單元所包含的熱輻射反射鏡的數(shù)量并不局限于前述實(shí)施例所述的4個，而是可以為k個，其中，k為大于等于2的整數(shù)。在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)熱反射單元的數(shù)量僅為I個時(shí)，該熱反射單元可設(shè)置為筒狀。在工藝腔室加熱或保溫過程中，將該筒狀的熱反射單元套在工藝腔室外，以便將熱量朝向工藝腔室反射；而在工藝腔室降溫過程中，借助于諸如升降裝置的位置變換單元而使該熱反射單元在豎直方向上運(yùn)動(上升或下降)，以使該熱反射單元脫離工藝腔室區(qū)域而為工藝腔室留出散熱通道。當(dāng)熱反射單元的數(shù)量大于等于2時(shí)，位置變換單元可以包括轉(zhuǎn)動裝置。借助于該轉(zhuǎn)動裝置而帶動熱反射單元轉(zhuǎn)動一定角度，以便根據(jù)工藝需要而使熱反射單元的反射面朝向或偏離工藝腔室。而且，位置變換單元中的樞軸數(shù)量可以與熱反射單元的數(shù)量相等，例如，熱反射單元的數(shù)量為m，相應(yīng)地，轉(zhuǎn)動裝置中用于安置熱反射單元的樞軸的數(shù)量也為m，其中，m為大于等于2的整數(shù)。m個熱反射單元與m個樞軸一一對應(yīng)，于是每一個熱反射單元均設(shè)置在與之對應(yīng)的一個樞軸上且可繞該樞軸轉(zhuǎn)動，以使該熱反射單元的反射面根據(jù)工藝需要而朝向或偏離工藝腔室；或者，每一個熱反射單元均固定在與之對應(yīng)的一個樞軸上且可隨該樞軸一同轉(zhuǎn)動，以使熱反射單元的反射面根據(jù)工藝要求而朝向或偏離工藝腔室。當(dāng)然，位置變換單元中的樞軸數(shù)量和熱反射單元的數(shù)量也可以不等，例如，可以將熱反射單元的數(shù)量設(shè)置為2n個，并將轉(zhuǎn)動裝置中用于安置熱反射單元的樞軸設(shè)置為η個，其中，η為大于等于I的整數(shù)。這樣，對于每一個樞軸而言，處于其兩側(cè)且與其緊鄰的兩個熱反射單元均設(shè)置在該樞軸上并可繞該樞軸旋轉(zhuǎn)，以使熱反射單元的反射面根據(jù)工藝需要而朝向或偏離工藝腔室?？梢岳斫獾氖?，本發(fā)明提供的熱反射裝置也可以不設(shè)置位置變換單元，而是將熱反射單元固定于工藝腔室的外圍，并使其反射面始終朝向工藝腔室。當(dāng)然，采用這種方式會使工藝腔室在降溫過程中降溫緩慢。
還可以理解的是，在工藝腔室升溫或保溫過程中，若使熱反射單元的反射面沿工藝腔室的切線方向延伸，即，使熱反射單元的反射面與工藝腔室的法線方向垂直，則熱反射單元向工藝腔室反射的熱量應(yīng)該最多。在工藝腔室降溫過程中，若將熱反射單元的反射面沿工藝腔室的法線方向延伸，則熱反射單元向工藝腔室反射的熱量應(yīng)該最少，并且這種設(shè)置方式為工藝腔室留出的散熱通道最大，應(yīng)當(dāng)最有利于工藝腔室快速散熱。此外，盡管本實(shí)施例中的熱反射單元604通過旋轉(zhuǎn)的方式來實(shí)現(xiàn)其位置變換，即，通過旋轉(zhuǎn)的方式來使熱反射單元604的反射面朝向或偏離工藝腔室,然而在實(shí)際應(yīng)用中，也可以借助于升降裝置在豎直方向上運(yùn)動來帶動熱反射單元604上升或下降，而使熱反射單元604朝向或偏離工藝腔室；或者借助于翻轉(zhuǎn)裝置來帶動熱反射單元604翻轉(zhuǎn)一定角度，而使熱反射單元604朝向或偏離工藝腔室。例如,在工藝腔室升溫或保溫過程中，使熱反射單元604朝向感應(yīng)加熱器和工藝腔室；而在工藝腔室降溫過程中，通過升降裝置將各熱反射單元604升起而脫離工藝腔室，從而留出熱量散失通道以供工藝腔室散熱。再如，在工藝腔室外部的上方區(qū)域或下方區(qū)域設(shè)置翻轉(zhuǎn)軸，并將熱反射單元604設(shè)置在翻轉(zhuǎn)軸上，借助 于熱反射單元604繞翻轉(zhuǎn)軸的翻轉(zhuǎn)運(yùn)動，而在工藝腔室升溫或保溫過程中，使熱反射單元604的反射面朝向感應(yīng)加熱器和工藝腔室；并在工藝腔室降溫過程中，使熱反射單元604的反射面偏離工藝腔室，以留出熱量散失通道供工藝腔室散熱。當(dāng)然，在實(shí)際應(yīng)用中，位置變換單元不必局限于前述實(shí)現(xiàn)形式，事實(shí)上，凡是能夠使熱反射單元604的反射面根據(jù)工藝需要而朝向或偏離工藝腔室的方式，就都可以采用。圖3為本發(fā)明一個具體實(shí)施例提供的設(shè)置有圖I所示熱反射裝置的半導(dǎo)體處理設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；圖4為圖3所示半導(dǎo)體處理設(shè)備去除過濾腔室318后的俯視圖。下面結(jié)合圖3和圖4詳細(xì)說明本發(fā)明提供的設(shè)置有熱反射裝置的半導(dǎo)體處理設(shè)備。如圖3和圖4所示，本實(shí)施例提供的半導(dǎo)體處理設(shè)備包括半導(dǎo)體處理裝置300以及本發(fā)明提供的上述熱反射裝置600。其中，半導(dǎo)體處理裝置300包括用于隔斷大氣的腔室外壁321、腔室內(nèi)壁317以及由腔室內(nèi)壁317圍繞而成的工藝腔室301。本實(shí)施例中，腔室內(nèi)壁317由石墨制成，其表面被SiC包覆，當(dāng)然在實(shí)際應(yīng)用中，其也可以由石英制成。在工藝腔室301內(nèi)部設(shè)置有用于承載被加工基片302的托盤裝置。該托盤裝置包括沿縱向方向(即，沿工藝腔室301的高度方向)自下而上依次設(shè)置的11個托盤。每一個托盤均呈環(huán)形，其中環(huán)形實(shí)體部分可用于承載諸如基片等的被加工工件，環(huán)形實(shí)體部分環(huán)繞形成中空部分。每一個托盤均由石墨制成且表面由SiC包覆，相鄰?fù)斜P之間具有一定的間距，例如O. 5cm 8cm,優(yōu)選為Icm 3cm。在工藝腔室301內(nèi)部設(shè)置有工藝氣體輸送系統(tǒng)310，該工藝氣體輸送系統(tǒng)310可由石英材料制成，其自下而上貫穿整個托盤裝置。在工藝氣體輸送系統(tǒng)310上對應(yīng)于處于托盤裝置中間的9個托盤的上表面而設(shè)置有工藝氣體出口 311，用以將工藝氣體輸送系統(tǒng)310中的工藝氣體引入到各托盤的表面。在工藝氣體輸送系統(tǒng)310中設(shè)置有用以將工藝氣體從外部引入到工藝氣體輸送系統(tǒng)310內(nèi)的工藝氣體主導(dǎo)管313，由于工藝氣體主導(dǎo)管313的長度較長，因而使得靠上的工藝氣體出口 311的出氣量往往會大于靠下的工藝氣體出口311的出氣量，這就需要設(shè)置工藝氣體補(bǔ)償管314，用以補(bǔ)償工藝氣體主導(dǎo)管313的輸送能力。這樣，由于設(shè)置有工藝氣體補(bǔ)償管314，因而可對不同托盤表面處的工藝氣體輸送量進(jìn)行控制，以使各托盤表面處的工藝氣體量大致均衡。當(dāng)然，在實(shí)際應(yīng)用中，工藝氣體主導(dǎo)管313和工藝氣體補(bǔ)償管314的數(shù)量可以不必局限于上述數(shù)量，而是可以根據(jù)需要增加或減少。圍繞腔室外壁321設(shè)置有感應(yīng)加熱線圈304，用以通過感應(yīng)加熱的方式對工藝腔室301內(nèi)的托盤裝置進(jìn)行加熱，以使其所承載的被加工基片302處于工藝所需溫度。通常，在托盤裝置中，最底層托盤和最頂層托盤所在位置處的熱量易于散失，因此為了確保溫度場的均勻，而將感應(yīng)加熱線圈304的兩端設(shè)置得較密，從而向最底層托盤和最頂層托盤提供更多的熱量。當(dāng)然，在實(shí)際應(yīng)用中，感應(yīng)加熱線圈304的設(shè)置情況可以根據(jù)實(shí)際工藝需要而設(shè)定，并不必局限于本實(shí)施例所述的形式。如3圖所示，為了更進(jìn)一步保證被加工的基片302能夠處于均勻的溫度場和氣流場，可以僅在介于最底層托盤和最頂層托盤之間的9個托盤的上表面放置基片302，并使位 于最底層托盤和最頂層托盤作為陪襯托盤而不承載基片，這樣，借助于這兩個陪襯托盤可阻擋整個托盤裝置的散熱，從而對處于中間的9個托盤進(jìn)行保溫，以確保這9個托盤及其所承載的基片302所處溫度場均勻。事實(shí)上，只要托盤裝置中的托盤數(shù)量為四個或四個以上時(shí)，處于最頂層和最底層的托盤就可以不必承載基片而被專門設(shè)置為陪襯托盤，用以確保溫度場的均勻。此外，在本實(shí)施例所采用的半導(dǎo)體處理裝置300中，在工藝腔室301上方設(shè)置有過濾腔室318，并且在該過濾腔室318的上部大致中央位置處設(shè)置有腔室排氣口 322，吹掃氣體以及未反應(yīng)的工藝氣體經(jīng)由該排氣口 322而被排出。該過濾腔室318由多層過濾基板324構(gòu)成，在每一層基板324上均開設(shè)有若干通孔319。這樣，工藝腔室301中未反應(yīng)的工藝氣體便可經(jīng)由最底層過濾基板324上的通孔319而進(jìn)入到過濾腔室318，在過濾腔室318內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)散，并在過濾基板324上進(jìn)行結(jié)晶生長，以便消耗未反應(yīng)的工藝氣體。由于未反應(yīng)的工藝氣體可在過濾腔室318內(nèi)生長為不易脫落的結(jié)晶膜而不是易于脫落的顆粒，因而借助該過濾腔室318可以減少甚至避免因顆粒而帶來的污染；同時(shí)，由于未反應(yīng)的工藝氣體在過濾腔室318內(nèi)可被較為充分地消耗，因而可以抑制未反應(yīng)的工藝氣體到達(dá)包含排氣口322的排氣系統(tǒng)并在其內(nèi)附著生成物，從而可以減少該結(jié)晶膜生長裝置因這種污染所帶來的維護(hù)時(shí)間，進(jìn)而相應(yīng)地延長其正常運(yùn)行時(shí)間。本實(shí)施例中，在半導(dǎo)體處理裝置300之外設(shè)置有本發(fā)明提供的熱反射裝置600。具體地，熱反射裝置600環(huán)繞在感應(yīng)加熱器304的外圍，借助于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源610來使其中的各熱反射單元604轉(zhuǎn)動，從而改變每個熱反射單元604與工藝腔室301和/或感應(yīng)加熱器304的位置關(guān)系，例如，通過旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源610驅(qū)動熱反射單元604轉(zhuǎn)動，而在工藝腔室301升溫或保溫過程中，使熱反射單元604的反射面朝向工藝腔室301，從而使得由感應(yīng)加熱器304和/或工藝腔室301內(nèi)部散發(fā)出來的熱量在到達(dá)熱反射裝置600時(shí)被該熱反射裝置600反射至工藝腔室301 ;在工藝腔室301散熱過程中，使熱反射單元604的反射面偏離工藝腔室301，以留出熱量散失通道供工藝腔室301散熱。在本實(shí)施例提供的半導(dǎo)體處理設(shè)備中，由于感應(yīng)加熱器304的外圍設(shè)置有本發(fā)明提供的上述熱反射裝置600，并且該熱反射裝置600中的熱反射單元604可根據(jù)工藝需要而使其自身的反射面朝向或者偏離工藝腔室301，因而，本發(fā)明提供的半導(dǎo)體處理設(shè)備不僅可以在工藝腔室301升溫過程中使腔室內(nèi)的工藝溫度快速提升，在工藝腔室301保溫過程中使腔室內(nèi)的工藝溫度基本保持恒定，而且還可以在工藝腔室301散熱過程中使工藝腔室301快速散熱。也就是說，本發(fā)明提供的半導(dǎo)體處理設(shè)備既可以在工藝腔室301升溫和保溫過程中避免熱量白白散失掉，又可以在工藝腔室301降溫過程中實(shí)現(xiàn)工藝腔室301的快速降溫。可以理解的是，盡管前述實(shí)施例中的熱反射裝置環(huán)繞整個感應(yīng)加熱器而設(shè)置，然而在實(shí)際應(yīng)用中，熱反射裝置也可以僅設(shè)置在感應(yīng)加熱器的部分區(qū)域上，雖然這種設(shè)置方式防止散熱的效果不如前述實(shí)施例，但是也可以在一定程度上改善熱量散失的問題。而且，盡管前述實(shí)施例中的熱反射裝置包括多個熱反射單元，但是在實(shí)際應(yīng)用中，熱反射裝置也可以僅包含一個熱反射單元，且該熱反射單元呈圓筒狀以將感應(yīng)加熱器環(huán)繞于其內(nèi)，并且為了保證該熱反射單元能夠?qū)崿F(xiàn)位置變換，而相應(yīng)地設(shè)置諸如升降裝置等的位置變換單
J Li ο
還可以理解的是，本發(fā)明提供的熱反射裝置可以應(yīng)用于需要借助感應(yīng)加熱器來加熱的半導(dǎo)體處理裝置中；也可以應(yīng)用于僅需保溫而無需加熱的半導(dǎo)體處理裝置(即，該半導(dǎo)體處理裝置未設(shè)有感應(yīng)加熱器)中，此時(shí)，可將熱反射裝置直接設(shè)置在工藝腔室的外圍，以使其能夠?qū)⒐に嚽皇覂?nèi)傳遞出的輻射熱再朝向工藝腔室反射，從而實(shí)現(xiàn)工藝腔室的保溫。下面舉例說明結(jié)晶膜生長工藝中如何利用熱反射裝置來對工藝腔室內(nèi)的溫度進(jìn)行控制，其中，每個托盤承載16片基片。首先，利用感應(yīng)加熱器304對工藝腔室301進(jìn)行加熱，同時(shí)從吹掃氣體入口 320通入10SLM的氫氣，并從工藝氣體主導(dǎo)管313和工藝氣體補(bǔ)償管314分別向工藝腔室301通入20SLM的氫氣。通過加熱而使溫度達(dá)到1000°C后，保持5分鐘，以對基片302的表面進(jìn)行清潔。然后，基于來自旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源610的信號，使樞軸601旋轉(zhuǎn)而帶動熱輻射反射鏡602運(yùn)動，直至熱輻射反射鏡602的反射面沿工藝腔室301的法線方向延伸(即，垂直于工藝腔室)，而使該熱反射單元的反射面偏離工藝腔室區(qū)域而為工藝腔室留出散熱通道，借此使工藝腔室快速降溫。之后，待腔室內(nèi)的溫度下降至500°C，以10SLM的流量分別從工藝氣體主導(dǎo)管313和工藝氣體補(bǔ)償管314導(dǎo)入氨氣。用300SCCM的氫氣對TMG進(jìn)行鼓泡，并經(jīng)由工藝氣體主導(dǎo)管313和工藝氣體補(bǔ)償管314向工藝腔室內(nèi)導(dǎo)入3分鐘。在該工序中形成非結(jié)晶層。停止導(dǎo)入TMG，再次使熱輻射反射鏡602旋轉(zhuǎn)，并使其反射面朝向工藝腔室。由此，由于可以高效地將工藝腔室輻射出的熱量向該工藝腔室反射，因而可使腔室內(nèi)的溫度迅速上升至工藝所需的第一設(shè)定溫度，例如1100°c。然后，以25SLM的流量從工藝氣體主導(dǎo)管313和工藝氣體補(bǔ)償管314向工藝腔室301導(dǎo)入氨氣，并且以5SLM的流量向工藝腔室301導(dǎo)入氮?dú)狻Ｔ谠摴ば蛑?，?00SCCM的氫氣對TMG進(jìn)行鼓泡，并經(jīng)由工藝氣體主導(dǎo)管313和工藝氣體補(bǔ)償管314而導(dǎo)入工藝腔室301 內(nèi)。在使GaN膜生長I小時(shí)后，停止導(dǎo)入工藝氣體，并再次使熱輻射反射鏡602旋轉(zhuǎn)，改變其朝向而使其反射面偏離工藝腔室301，以留出熱量散失通道以供工藝腔室301散熱，并使工藝腔室301冷卻至第二設(shè)定溫度，例如750°C。
然后，向工藝腔室301內(nèi)導(dǎo)入TMG以及TMIn，以在GaN膜上生長InGaN膜。然后，停止導(dǎo)入氫氣，利用氮?dú)馐构に嚽皇?01恢復(fù)至室溫和常壓，并對基片302進(jìn)行回收和檢測。通過檢測發(fā)現(xiàn)，對4個托盤上的64個基片測定其膜厚，這些基片上結(jié)晶膜厚度的波動范圍在±3%以內(nèi)；對5個托盤上的80個基片測定其膜厚，這些基片上的結(jié)晶膜厚度的波動范圍在±6%以內(nèi)。由此可見，本實(shí)施例提供的半導(dǎo)體處理設(shè)備，由于在其工藝腔室外圍設(shè)置有本發(fā)明提供的上述熱反射裝置，因而可借助于該熱反射裝置而在工藝腔室升溫或保溫過程中，將輻射熱朝向工藝腔室反射，從而可以避免在工藝腔室升溫或保溫過程中使熱量白白散失掉而造成能源浪費(fèi)，同時(shí)提高工藝腔室的升溫速度，進(jìn)而提高生產(chǎn)效率。并在工藝腔室降溫過程中，使熱反射單元的反射面偏離所述感應(yīng)加熱器，從而便于工藝腔室散熱。也就是說，本實(shí)施例提供的半導(dǎo)體處理設(shè)備，能夠在工藝腔室升溫過程中實(shí)現(xiàn)快速升溫，而在工藝腔室保溫過程中避免熱量散失，并且在工藝腔室降溫過程中便于工藝腔室散熱。因此，采用本 實(shí)施例提供的半導(dǎo)體處理設(shè)備，可以方便快速地使工藝腔室達(dá)到所需要的溫度，即，可以高效地控制工藝腔室及工藝氣體的溫度，從而可以高效地向半導(dǎo)體處理設(shè)備中托盤裝置的各托盤供給適當(dāng)溫度的工藝氣體，因此提高了半導(dǎo)體處理設(shè)備的生產(chǎn)效率，并且由于工藝氣體溫度適宜，因而可大大降低各被加工基片上的結(jié)晶膜厚度的不均性，從而提高結(jié)晶膜的質(zhì)量。可以理解的是，以上實(shí)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(shí)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(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于半導(dǎo)體處理設(shè)備的熱反射裝置，所述半導(dǎo)體處理設(shè)備包括工藝腔室，其特征在于，所述熱反射裝置包括至少一個熱反射單元，每一個熱反射單元均具有可反射熱量的反射面，所述熱反射裝置設(shè)置在所述工藝腔室的外圍。
2.如權(quán)利要求I所述的熱反射裝置，其特征在于，還包括位置變換單元，所述位置變換單元與所述熱反射單元相連并可帶動所述熱反射單元運(yùn)動，以便在工藝腔室升溫或保溫過程中，使熱反射單元的反射面朝向工藝腔室以向其反射熱量；并在工藝腔室降溫過程中，使熱反射單元的反射面偏離所述工藝腔室以便于工藝腔室散熱。
3.如權(quán)利要求2所述的熱反射裝置，其特征在于，所述位置變換單元包括升降裝置，其通過帶動所述熱反射單元在豎直方向上運(yùn)動而使所述熱反射單元的反射面朝向或偏離所述工藝腔室。
4.如權(quán)利要求2所述的熱反射裝置，其特征在于，所述熱反射單元的數(shù)量至少為2個，并且所述位置變換單元包括轉(zhuǎn)動裝置，其通過帶動所述熱反射單元轉(zhuǎn)動一定角度而使所述熱反射單元的反射面朝向或偏離所述工藝腔室。
5.如權(quán)利要求4所述的熱反射裝置，其特征在于，所述熱反射單元的數(shù)量為2η個，并且所述轉(zhuǎn)動裝置包括η個用于安置所述熱反射單元的樞軸，其中，η為大于等于I的整數(shù)； 對于每一個樞軸而言，處于其兩側(cè)且與其緊鄰的兩個熱反射單元均設(shè)置在該樞軸上并可繞該樞軸轉(zhuǎn)動，以使所述熱反射單元的反射面根據(jù)工藝要求而朝向或偏離所述工藝腔室。
6.如權(quán)利要求4所述的熱反射裝置，其特征在于，所述熱反射單元的數(shù)量為m個，并且所述轉(zhuǎn)動裝置包括m個用于安置所述熱反射單元的樞軸，其中，m為大于等于2的整數(shù)； 所述m個熱反射單元與所述m個樞軸--對應(yīng),每一個所述熱反射單元均固定在與之對應(yīng)的一個樞軸上且可隨該樞軸一同轉(zhuǎn)動，或者每一個所述熱反射單元均設(shè)置在與之對應(yīng)的一個樞軸上且可繞該樞軸轉(zhuǎn)動，以使所述熱反射單元的反射面根據(jù)工藝要求而朝向或偏離所述工藝腔室。
7.如權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)所述的熱反射裝置，其特征在于，在工藝腔室升溫或保溫過程中，所述熱反射單元的反射面沿所述工藝腔室的切線方向延伸；在工藝腔室降溫過程中，所述熱反射單元的反射面沿所述工藝腔室的法線方向延伸。
8.如權(quán)利要求5或6所述的熱反射裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)動裝置包括旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源，每一個所述熱反射單元均連接所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源，并在所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源的帶動下轉(zhuǎn)動。
9.如權(quán)利要求8所述的熱反射裝置，其特征在于，在所述轉(zhuǎn)動裝置中，對應(yīng)于每一個所述熱反射單元均設(shè)置有轉(zhuǎn)動傳遞部，所述轉(zhuǎn)動傳遞部連接在所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源和熱反射單元之間，并將所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力傳遞到所述熱反射單元。
10.如權(quán)利要求9所述的熱反射裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源的數(shù)量為一個，每一個所述轉(zhuǎn)動傳遞部均與這一個旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源相連，并將該旋轉(zhuǎn)驅(qū)動源的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力傳遞到每一個所述熱反射單元。
11.如權(quán)利要求I所述的熱反射裝置，其特征在于，所述熱反射單元的耐受溫度為1500°C，并且每一個所述熱反射單元均包括間隔一定間距而設(shè)置的k個熱輻射反射鏡，其中，k為大于等于2的整數(shù)。
12.如權(quán)利要求11所述的熱反射裝置，其特征在于，所述熱輻射反射鏡由銅板、鋁板、鋼板或銀板制成。
13.如權(quán)利要求11所述的熱反射裝置，其特征在于，所述熱輻射反射鏡由基底及位于基底表面的反射膜構(gòu)成。
14.如權(quán)利要求13所述的熱反射裝置，其特征在于，所述熱輻射反射鏡的基底包括銅板、鋁板、鋼板或銀板，所述反射膜為金屬鍍層或金屬涂層。
15.一種半導(dǎo)體處理設(shè)備，其包括工藝腔室，其特征在于，在所述工藝腔室的外圍設(shè)置有如權(quán)利要求1-14中任意一項(xiàng)所述的熱反射裝置。
16.如權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體處理設(shè)備，其特征在于，在所述工藝腔室外設(shè)置有用于對工藝腔室進(jìn)行加熱的感應(yīng)加熱器，所述熱反射裝置設(shè)置在所述感應(yīng)加熱器的外圍，用以將熱量朝向工藝腔室反射。
17.如權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體處理設(shè)備，其特征在于，在所述工藝腔室內(nèi)設(shè)置有用于承載被加工基片的托盤裝置。
18.如權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體處理設(shè)備，其特征在于，所述半導(dǎo)體處理設(shè)備為結(jié)晶膜生長裝置，并且所述托盤裝置包括多個層疊設(shè)置的托盤，并且相鄰?fù)斜P之間具有一定間距。
19.如權(quán)利要求18所述的半導(dǎo)體處理設(shè)備，其特征在于，所述多個托盤沿所述工藝腔室高度方向縱向?qū)盈B設(shè)置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于半導(dǎo)體處理設(shè)備的熱反射裝置，所述半導(dǎo)體處理設(shè)備包括工藝腔室，所述熱反射裝置包括至少一個熱反射單元，每一個熱反射單元均具有可反射熱量的反射面，所述熱反射裝置設(shè)置在所述工藝腔室的外圍，用以將熱量朝向工藝腔室反射。本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體處理設(shè)備，在其工藝腔室外圍設(shè)置有本發(fā)明提供的上述熱反射裝置。本發(fā)明提供的熱反射裝置及具有該熱反射裝置的半導(dǎo)體處理設(shè)備，通過將輻射熱朝向工藝腔室反射而避免這些輻射熱白白散失掉，這樣，不僅可以在工藝腔室升溫過程中使其快速升溫，而且還可以在工藝腔室保溫過程中使腔室內(nèi)的溫度大致保持恒定，從而可提高生產(chǎn)效率，并節(jié)約能源。
文檔編號H01L21/00GK102820206SQ20111015634
公開日2012年12月12日 申請日期2011年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月10日
發(fā)明者古村雄二, 張建勇, 張秀川, 周衛(wèi)國 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