加热装置、包括该加热装置的CVD设备制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种用于加热可旋转基片承载台的加热装置，用以改善基片承载台上表面各区域的温度均匀性。该基片承载台具有旋转轴线，该加热装置位于基片承载台下方并与基片承载台在竖直方向上相隔一距离，加热装置包括一个或多个第一加热器以及多个辅助加热器，一个或多个第一加热器用于加热上方基片承载台的环形区域，多个辅助加热器处于所述环形区域下方，且所述多个辅助加热器与旋转轴线具有不同的距离，用于调节所述环形区域中局部区域的温度。

【技术实现步骤摘要】
加热装置、包括该加热装置的CVD设备
本专利技术涉及一种加热装置，还涉及包括该加热装置的化学气相沉积(CVD)设备。
技术介绍
许多半导体元件通过化学气相沉积(CVD)的方式将半导体材料外延生长在基片上，上述基片基本上是圆盘状的多晶硅材料，一般称为晶圆。在进行此制程时，晶圆会维持高温且暴露在一种或多种化学前驱物的环境中，上述前驱物可以是在基片表面上进行反应或分解，产生符合期待的沉积物。用于化学气相沉积的前驱物一般包括金属，例如金属氢化物、卤化物、卤元素氢化物和有机金属化合物。上述前驱物会与例如为氮气的载气结合，但是并不产生明显的反应，上述载气及不需要的副产物可以通过反应室的出气口排出。利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)可以连续生成半导体化合物层，借以制作由三五族半导体材料形成的元件。三五族半导体材料包括发光二极管(LEDs)及其它例如是激光二极管、光学传感器及场效应晶体管的高效能晶片。在例如为蓝宝石或硅晶圆的基片上借由将有机镓化合物与氨进行反应，可以形成这种元件。在沉积氮化镓及相关化合物时，晶圆会保持在500℃至1200℃之间，因此一般会将加热器组件加热到1000℃至2200℃之间，借以达到晶圆制程温度。例如为压力及气体流速的许多制程参数也需控制，借以达到符合期待的晶体生长过程。在形成所有的半导体层之后，及在电性接点通过电性测试后，晶圆可以切割成单独的元件。MOCVD反应器内的基片承载台上通常会同时装载多个基片，以提高加工效率。这使得基片承载台的加热系统面临着更严苛的挑战：必须保证基片承载台表面所有区域的基片都处于适当的温度范围。否则，处于不适当温度区域的基片上生长出的材料往往存在质量缺陷。目前的氮化镓量产MOCVD设备主要应用于照明用蓝绿光LED的生产，对发光波长均匀性要求不高，一般波长均匀性小于2nm即可。但随着Mini-LED及Micro-LED在高端显示上的应用前景，单一显示器内一般要求波长均匀性小于+/-2nm，因此，对波长的均匀性也提出了更高的要求，需要波长均匀性小于0.8nm或更小，等同于在约800℃外延生长时整个外延片表面温度需要控制在约+/-1℃。这对外延生长过程中整个基片承载台温度的控制及对局部温场的细微调整提出了的更高需求。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于加热可旋转基片承载台的加热装置，所述基片承载台具有旋转轴线(OO’)，所述加热装置位于基片承载台下方并与所述基片承载台在竖直方向上相隔一距离，所述加热装置包括一个或多个第一加热器以及多个辅助加热器，所述一个或多个第一加热器用于加热上方基片承载台的环形区域，所述多个辅助加热器处于所述环形区域下方，且所述多个辅助加热器与旋转轴线具有不同的距离，用于调节所述环形区域中局部区域的温度，所述一个或多个第一加热器均包括：两个第一接线柱；连接所述两个第一接线柱的第一加热段，用于加热所述基片承载台，所述第一加热段包括多个弧形加热段以及用于连接不同弧形加热段的连接部；每个辅助加热器包括：两个辅助接线柱；连接所述两个辅助接线柱的辅助加热段，用于加热所述基片承载台。可选地，每个所述辅助加热器中的辅助加热段的面积小于任一个所述弧形加热段的面积。可选地，所述辅助加热段在所述第一加热段的下方。可选地，所述辅助加热器的径向位置对应于相邻第一弧形加热段之间或者相邻第一加热器之间的间隙。可选地，所述辅助加热器中的第一组辅助加热器的径向位置对应于相邻弧形加热段之间或者相邻第一加热器之间的间隙，所述辅助加热器中的第二组辅助加热器的径向位置对应于所述第一弧形加热段。可选地，所述第一组辅助加热器和所述第二组辅助加热器分别位于所述旋转轴线(OO’)的两侧。可选地，至少一个所述辅助加热器的径向宽度小于等于相邻第一弧形加热段之间的间隙的宽度。可选地，至少一个所述辅助加热器的径向宽度小于等于所述环形区域的径向宽度的一半。可选地，在同一第一加热段的多个相对连接部之间或者不同第一加热段的多个相对连接部之间设置辅助加热区，所述辅助加热器位于所述辅助加热区中。可选地，所述辅助加热区的面积小于所述基片承载台的面积的1/10。可选地，所述辅助加热器包括第一辅助加热器和第二辅助加热器，所述第一辅助加热器到所述旋转轴线(OO’)的距离大于所述第二辅助加热器到所述旋转轴线(OO’)的距离，且所述第一辅助加热器的个数大于等于所述第二辅助加热器的个数。可选地，所述第一加热器的加热功率是所述辅助加热器的加热功率的10倍以上。可选地，所述辅助加热器包括第一辅助加热器和第二辅助加热器，所述第一辅助加热器到所述旋转轴线(OO’)的距离大于所述第二辅助加热器到所述旋转轴线(OO’)的距离，且所述第一辅助加热器的加热功率大于所述第二辅助加热器。可选地，所述弧形加热段包括第一弧形加热段和第二弧形加热段，所述第一弧形加热段到所述旋转轴线(OO’)的距离大于所述第二弧形加热段到所述旋转轴线(OO’)的距离，且所述第一弧形加热段的弧长度大于所述第二弧形加热段的弧长度。可选地，所述加热装置还包括隔热圈，所述隔热圈围绕所述辅助加热器，用于隔绝所述第一加热段对于所述辅助加热器的热辐射。可选地，所述加热装置还包括第二加热器，所述第二加热器包括两个第二接线柱，所述第二加热器的第二加热段位于所述环形区域的外围。可选地，所述第一接线柱的横截面积大于辅助接线柱横截面积的3倍。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种MOCVD设备，包括：气密的反应室；设置在所述反应腔内并可转动的基片承载台，用于固定基片于其上表面；位于基片承载台下方并与基片承载台在竖直方向上相隔一段距离的如上所述的加热装置，用于加热所述基片承载台。可选地，不同加热器以及多个辅助加热器的加热功率独立可控。可选地，所述加热装置下方包括隔热屏蔽板，所述隔热屏蔽板下方固定有液冷管道，使得隔热屏蔽板下方具有一低温区域，所述第一接线柱和辅助接线柱穿过所述隔热屏蔽板到达下方低温区域。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种用于加热可旋转基片承载台的加热装置，所述加热装置位于基片承载台下方并与所述基片承载台在竖直方向上相隔一段距离，所述基片承载台具有旋转轴线(OO’)，所述加热装置包括至少一个连续的第一加热器以及多个辅助加热器，所述第一加热器包括：两个第一接线柱；连接所述两个接线柱的第一加热段，用于加热所述基片承载台，所述第一加热段包括多个第一弧形加热段以及用于连接不同第一弧形加热段的连接部；所述第一弧形加热段最近端到所述旋转轴线(OO’)的距离记为Smin，所述第一弧形加热段最远端到所述旋转轴线(OO’)的距离记为Smax，所述辅助加热器到所述旋转轴线(OO’)的距离在区间[Smin，Smax]内，每个辅助加热器包括：两个辅助接线柱；连接所述两个接线柱的辅助加热段，用于加热所述基片承载台。其中，弧形加热段的“最近端”是指最靠近旋转轴线的弧形加热段的内侧边缘。“最远端”是指最远离旋转轴线的弧形加热段的外侧边缘。...

【技术保护点】
1.一种用于加热可旋转基片承载台的加热装置，所述基片承载台具有旋转轴线(OO’)，所述加热装置位于基片承载台下方并与所述基片承载台在竖直方向上相隔一距离，所述加热装置包括主加热器以及多个辅助加热器，/n所述主加热器用于加热上方基片承载台，/n所述多个辅助加热器到旋转轴线(OO’)的距离不同，所述多个辅助加热器中的每个辅助加热器用于独立调节主加热器所加热区域中的局部温度。/n

【技术特征摘要】
20190605 CN 20191048672101.一种用于加热可旋转基片承载台的加热装置，所述基片承载台具有旋转轴线(OO’)，所述加热装置位于基片承载台下方并与所述基片承载台在竖直方向上相隔一距离，所述加热装置包括主加热器以及多个辅助加热器，
所述主加热器用于加热上方基片承载台，
所述多个辅助加热器到旋转轴线(OO’)的距离不同，所述多个辅助加热器中的每个辅助加热器用于独立调节主加热器所加热区域中的局部温度。


2.如权利要求1所述加热装置，其特征在于，所述多个辅助加热器呈直线排布。


3.如权利要求1所述加热装置，其特征在于，所述辅助加热器到基片承载台的距离与所述主加热器到基片承载台的距离相同或不相同。


4.如权利要求1所述加热装置，其特征在于，所述主加热器包括主加热段，所述主加热段包括多个弧形加热段。


5.如权利要求1所述加热装置，其特征在于，当基片承载台旋转时，所述多个辅助加热器用于加热所述基片承载台并形成若干个到旋转轴线距离不同的辅助环形加热区，所述若干个辅助环形加热区的温度可独立调节，以调节所述主加热器所加热区域的局部温度。


6.如权利要求4所述加热装置，其特征在于，当基片承载台旋转时，所述弧形加热段在基片承载台上的垂直投影形成第一环形区域，至少一个所述辅助加热器在基片承载台上的垂直投影至少部分地处于所述第一环形区域中。


7.如权利要求4所述加热装置，其特征在于，当基片承载台旋转时，相邻的所述弧形加热段之间的间隙在基片承载台上的垂直投影形成第二环形区域，至少一个所述辅助加热器在基片承载台上的垂直投影至少部分地处于所述第二环形区域中。


8.如权利要求4所述加热装置，其特征在于，至少一个所述辅助加热器的径向位置对应于相邻弧形加热段之间的间隙的径向位置。


9.如权利要求4所述的加热装置，其特征在于，至少一个所述辅助加热器的径向位置对应于所述弧形加热段的径向位置。


10.如权利要求4所述加热装置，其特征在于，所述辅助加热器中的第一组辅助加热器的径向位置对应于相邻弧形加热段之间的间隙的径向位置，并且所述辅助加热器中的第二组辅助加热器的径向位置对应于所述弧形加热段的径向位置。


11.如权利要求10所述加热装置，其特征在于，所述第一组辅助加热器和所述第二组辅助加热器分别位于所述旋转轴线(OO’)的两侧。


12.如权利要求4所述加热装置，其特征在于，至少一个所述辅助加热器的径向宽度大于相邻弧形加热段之间的间隙的宽度。


13.如权利要求4所述加热装置，其特征在于，所述主加热段还包括用于连接不同弧形加热段的连接部。


14.如权利要求13所述加热装置，其特征在于，在所述主加热段的多个相对连接部之间设置辅助加热区，所述辅助加热器位于所述辅助加热区中。


15.如权利要求14所述加热装置，其特征在于，所述辅助加热区的面积小于所述基片承载台的面积的1/5。


16.如权利要求1所述加热装置，其特征在于，所述辅助加热器包括第一辅助加热器和第二辅助加热器，所述第一辅助加热器到所述旋转轴线(OO’)的距离大于所述第二辅助加热器到所述旋转轴线(OO’)的距离，且所述第一辅助加热器的个数大于等于所述第二辅助加热器的个数。


17.如权利要求1所述加热装置，其特征在于，所述辅助加热器包括第一辅助加热器和第二辅助加热器，所述第一辅助加热器到所述旋转轴线(OO’)的距离大于所述第二辅助加热器到所述旋转轴线(OO’)的距离，且所述第一辅助加热器的加热功率大于等于所述第二辅助加热...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑振宇，谢振南，姜勇，
申请(专利权)人：中微半导体设备上海股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31