一种外延设备制造技术

本发明专利技术提出了一种外延设备，包括：反应腔室；基座，可旋转地设置在所述反应腔室中；预热环，设置在所述反应腔室侧壁的台阶上，且所述预热环的内环壁面与所述基座的外环壁面相互间隙配合设置；预热环位置调整定位装置，设置在所述预热环与所述反应腔室侧壁的台阶之间，用于对所述预热环进行位置调整与定位。本发明专利技术的外延设备具有预热环位置调整定位装置，采用一对偏心结构相对旋转配合实现预热环中心位置的调整，同时通过偏心配合机构整体旋转实现位置360°整圈调整。调整后的位置不因机台震动而发生径向偏移。大幅度地提高了预热环的位置精度与稳定性，因此可减小预热环与石墨托盘的配合间隙而不发生碰撞干涉。

【技术实现步骤摘要】
一种外延设备
本专利技术属于半导体设备领域，涉及硅外延片制备设备，具体地提供一种具有预热环位置调整定位装置的外延设备。
技术介绍
现有的硅外延设备包括石墨基座与预热环，石墨基座放置在旋转石英轴上，并随同石英轴旋转，预热环静置于石英腔室侧壁的台阶上，并由石英腔室内壁限制住预热环在径向的偏移量。外延设备采用红外加热灯对目标石墨基座与预热环进行加热，石墨基座随同石英轴旋转，保证石墨基座在圆周方向受热均匀。石墨预热环的内环壁面与石墨基座的外环壁面相互间隙配合，相对运动无磕碰，且此间隙的大小直接影响着石墨基座上部的反应区内工艺气体与石墨基座下部的腔室底部吹扫气体的混合程度，间隙越小越有利于减小底部吹扫气体对上部反应气体的气流干扰，对工艺性能越好。现有技术方案如图1所示，外延设备包括石墨基座4与预热环3，石墨基座4放置在旋转石英轴5上，预热环3放置于石英腔室侧壁6的台阶上。预热环3与石英腔室侧壁6之间形成间隙1，预热环3与石墨基座4之间形成间隙2。上圆顶10设置在顶部，在石墨基座4与上圆顶10之间形成工艺反应区11。在工艺反应区11的侧壁一侧形成有进气口7，用于提供反应气体，在工艺反应区11的侧壁另一侧形成有第一排气口8，用于排出反应气体。石墨基座4下部是下腔室12，包括腔室底部13，旋转支撑轴5位于腔室底部13内。底部吹扫气体从腔室底部13吹入，从下腔室12侧壁上的第二排气口9排出。预热环3的外圆与石英腔室内壁6形成间隙1，间隙1大小决定了预热环3在径向的偏移量。间隙1存在两个作用。作用一，随着工艺反应区11内的温度升高到1100℃-1200℃，预热环3的外径膨胀量远大于石英腔室内壁的直径膨胀量，间隙1用于保证膨胀安全余量，且间隙1的值大于预热环3外径与石英腔室内径热膨胀量的差值。理论上间隙1足够大，其可完全避免热膨胀引起的问题。作用二，由于实际零件制造尺寸公差和安装偏差存在，以及摆动旋转石英轴5以调平石墨基座4的水平度(如图2所示)，最终导致旋转石英轴5与石英腔室内壁6存在不同轴的现象。需要手动调整预热环3的位置，使预热环3与发生位置偏移的石墨基座4同轴，以此可保证预热环3与石墨基座4的间隙2较为均匀，避免石墨基座4旋转引起与预热环3的磕碰。最终预热环3偏向石英腔室的一侧，形成间隙1min与间隙1max，如图3所示。由于实际制造尺寸偏差以及旋转机构调平石墨基座4，导致石墨基4的旋转轴线与石英腔室中心轴线不同轴，从而需要调整预热环3的位置，使预热环3与石墨基座4同轴而与石英腔室不同轴。为了避免因预热环3与石英腔室不同轴而导致间隙1缩小甚至接触，需增加间隙1的余量。石英腔室、预热环3与石墨基座4的偏心示意图如图3所示。预热环3偏向腔室一侧，形成间隙1max与间隙1min。由于腔室所处的外部环境存在风机的震动，放置于石英腔室侧壁6台阶上的预热环3在工艺过程中会因为震动而发生位置偏移，其偏移量最大可达间隙1max，这就要求间隙2的值必须大于间隙1max，才能满足工艺旋转运动中不发生干涉碰撞。当石墨基座4与石英腔室安装后的中心轴偏差越大，间隙max越大，即引起的预热环3振动偏移量越大。但是，间隙2的大小直接影响工艺结果，间隙2越小对工艺气流场的影响越小，外延生长的薄膜电阻率与厚度越均匀。现有技术方案的间隙2尺寸较大无法缩小。因此，有必要设计一种具有预热环位置调整定位装置的外延设备。
技术实现思路
本专利技术是为了解决石墨基座与腔室同轴度偏差导致预热环位置偏移，最终导致间隙2尺寸较大，且随着圆晶尺寸增加，该影响导致的间隙2尺寸进一步增加的问题。因此，提供一种外延设备，具有用于调整预热环位置的装置，从而降低预热环与石墨基座的间隙。根据本专利技术的一个方面，提供一种外延设备，包括：反应腔室；基座，可旋转地设置在所述反应腔室中；预热环，设置在所述反应腔室侧壁的台阶上，且所述预热环的内环壁面与所述基座的外环壁面相互间隙配合设置；预热环位置调整定位装置，设置在所述预热环与所述反应腔室侧壁的台阶之间，用于对所述预热环进行位置调整与定位。进一步地，所述预热环位置调整定位装置包括：过渡板，所述过渡板为圆环状，设置在所述预热环的下方，所述过渡板转动地设置在所述反应腔室侧壁的台阶上，所述过渡板的外圆与反应腔室侧壁的内圆配合定位；第一偏心台阶，设置在所述过渡板的上表面；第二偏心台阶，设置在所述预热环的下表面；所述第一偏心台阶与所述第二偏心台阶配合安装，并通过所述第一偏心台阶与所述第二偏心台阶的相对旋转实现所述预热环在径向上的位置调整。进一步地，所述第一偏心台阶的第一边缘为圆形，且所述第一边缘的圆心与所述过渡板的外圆的圆心偏心。进一步地，所述第二偏心台阶的第二边缘为圆形，且所述第二边缘的圆心与所述预热环的外圆的圆心偏心。进一步地，所述第一偏心台阶的第一边缘与所述第二偏心台阶的第二边缘配合安装。进一步地，所述第一偏心台阶的第一边缘为外缘，所述第二偏心台阶的第二边缘为内缘。进一步地，所述第一偏心台阶为连续台阶或间隔设置的多个台阶，所述多个台阶的第一边缘位于同一个圆周上。进一步地，所述第二偏心台阶为连续台阶或间隔设置的多个台阶，所述多个台阶的第二边缘位于同一个圆周上。进一步地，所述过渡板、所述第一偏心台阶以及所述第二偏心台阶均为石英材质。进一步地，所述外延设备还包括：工艺气体进气口和工艺气体排气口，设置在所述反应腔室侧壁上，且所述工艺气体进气口和所述工艺气体排气口均位于所述基座的承载面的上方；吹扫气体入口和吹扫气体出口，所述吹扫气体入口设置在所述反应腔室的底部，所述吹扫气体出口设置在所述反应腔室侧壁上，且所述吹扫气体出口位于所述基座的承载面的下方。本专利技术的外延设备，具有预热环位置调整定位装置，通过采用一对偏心结构相对旋转配合，实现了预热环中心位置的调整，同时通过一对偏心结构的整体旋转实现预热环位置360°整圈调整。同时调整后的位置不因机台震动而发生径向偏移。因此，大幅度地提高了预热环的位置精度与稳定性，可减小预热环与基座的配合间隙而不发生碰撞干涉。由于预热环位置可兼容所有安装偏差导致的基座偏心问题，且配合基座调心后的位置不因径向振动而偏移，保证了预热环与基座的间隙稳定性，进而可设计更小基座与预热环的间隙，最终提高工艺过程中吹扫气体与工艺气路相互独立性，提升外延工艺均匀性。此外，通过旋转预热环与过渡板的相对角度，能够实现预热环在腔室水平面上任意方向的位置偏移，提高预热环在不同安装环境下对基座偏心的兼容性，保证预热环与基座同轴，同时对预热环的任意一个旋转位置都可起到位置限定的作用。附图说明通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。图1为现有技术的外延设备的剖面结构示意图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种外延设备，其特征在于，包括：/n反应腔室；/n基座，可旋转地设置在所述反应腔室中；/n预热环，设置在所述反应腔室侧壁的台阶上，且所述预热环的内环壁面与所述基座的外环壁面相互间隙配合设置；/n预热环位置调整定位装置，设置在所述预热环与所述反应腔室侧壁的台阶之间，用于对所述预热环进行位置调整与定位。/n

【技术特征摘要】
1.一种外延设备，其特征在于，包括：
反应腔室；
基座，可旋转地设置在所述反应腔室中；
预热环，设置在所述反应腔室侧壁的台阶上，且所述预热环的内环壁面与所述基座的外环壁面相互间隙配合设置；
预热环位置调整定位装置，设置在所述预热环与所述反应腔室侧壁的台阶之间，用于对所述预热环进行位置调整与定位。


2.根据权利要求1所述的外延设备，其特征在于，所述预热环位置调整定位装置包括：
过渡板，所述过渡板为圆环状，设置在所述预热环的下方，所述过渡板转动地设置在所述反应腔室侧壁的台阶上，所述过渡板的外圆与反应腔室侧壁的内圆配合定位；
第一偏心台阶，设置在所述过渡板的上表面；
第二偏心台阶，设置在所述预热环的下表面；
所述第一偏心台阶与所述第二偏心台阶配合安装，并通过所述第一偏心台阶与所述第二偏心台阶的相对旋转实现所述预热环在径向上的位置调整。


3.根据权利要求2所述的外延设备，其特征在于，所述第一偏心台阶的第一边缘为圆形，且所述第一边缘的圆心与所述过渡板的外圆的圆心偏心。


4.根据权利要求3所述的外延设备，其特征在于，所述第二偏心台阶的第二边缘为圆形，且所述第二边缘的圆心与所述预热环的外圆的圆心...

【专利技术属性】
技术研发人员：王磊磊，
申请(专利权)人：北京北方华创微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11