本发明专利技术公开了工艺腔室装置和具有该工艺腔室装置的外延设备。所述工艺腔室装置包括：顶盖和底盖；设在顶盖和底盖之间的内石英筒，由内石英筒与顶盖和底盖限定出工艺腔室，其中内石英筒上设有排气孔；设在顶盖和底盖之间且套设在内石英筒外侧的石墨套筒，石墨套筒与内石英筒之间限定出与外界连通的排气通道，且排气通道通过排气孔与工艺腔室连通；和设在顶盖和底盖之间且套设在石墨套筒外侧的外石英筒，外石英筒与石墨套筒之间限定出与外界连通的冷却通道。根据本发明专利技术实施例的工艺腔室，可以改善工艺腔室内的温度场分布，最终实现了工艺腔室内进而衬底的径向温度的均匀性，并减少了石墨套筒的维护次数和维护成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种工艺腔室装置和具有该工艺腔室装置的外延设备。
技术介绍
外延设备，即用于在衬底上生长外延层的设备，例如MOCVD设备，是生产LED (发光二极管)外延片的关键设备。通过调整工艺气体和工艺时间，利用外延设备可以在LED衬底片上沉积各种薄膜，包括决定LED芯片发光性能的多量子阱结构。在沉积多量子阱的工艺过程中，为了保证薄膜的均匀性，一般对衬底表面的温度均匀性要求极高。外延设备的工艺时间一般较长，较为典型的情况是，5-6个小时才能完成一个完整的工艺过程。为了提高外延设备的生产效率，传统上采用同时可以摆放多片衬底片的大托 盘，其中在一片石墨大托盘上安装多个小托盘，小托盘可以围绕自己的中心自转，同时大托盘也可以围绕工艺腔室中心进行自转。衬底片被均匀地摆放在小托盘的上面，托盘的加热机构一般安装在大托盘的下面。但是，由于小托盘的自转机构的结构较为复杂，具有容易失效的缺点，影响了外延设备的生产效率。此外，如图3所示，还提出了多层托盘方式，其中在工艺腔室的外石英壁500’上安装感应线圈4’。在工艺腔室的内部摆放水平排列的多层石墨托盘2’。感应线圈4’和中高频的RF电源连接，由于感应线圈4’产生的随时间变化的磁场会在石墨托盘2’的表面诱导感应电流，从而达到加热托盘2’的效果。其中，在腔体中心部安装有工艺气体的进气系统3’。为了防止工艺气体的热分解和预反应，一般在进气系统3’上都安装有水冷系统(图中未示出)。在相对于各层石墨托盘2’的高度位置处，进气系统3’的筒状部件的四周开有出气孔。工艺气体和载气在通过石墨托盘2’之间的空间后，流入石墨套筒400’上的排气孔401’，最终通过工艺腔室外石英壁500’和石墨套筒400’之间的间隙被排气系统经由顶盖100’和底盖200’上的排气孔而排出到工艺腔室外。然而，由于多托盘结构需要使用感应线圈加热，石墨托盘2’的温度场会存在一个径向的梯度，因此石墨托盘2’的外圈相对于内圈的温度较高。在没有通入工艺气体的条件下，当石墨托盘2’的外边缘达到1000摄氏度的时候，距离外边缘50mm的托盘内圈的温度为994摄氏度。上述的温度差可能会造成不均匀的工艺结果，从而增加了衬底片的温度均匀性的控制难度。此外，石墨套筒400’被其外侧的感应线圈加热，而同时由于石墨套筒400’的内表面接触工艺腔室内的工艺环境，这就会造成工艺的副产物在石墨套筒400’的内壁上的沉积。当沉积的副产物达到一定的厚度时，会带来对工艺环境的不良影响。所以说套筒400’是需要定期维护的。由于在维护套筒400’的时候工艺腔室不能工作，这样就会对设备的生产效率造成影响。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决上述技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种能有效改善径向温度场分布均匀性的工艺腔室装置。本专利技术的另一个目的在于提出一种能有效降低维护频率和维护成本、改善工艺腔室内温度分布均匀性的外延设备。为了达到上述目的，根据本专利技术第一方面实施例的工艺腔室装置，包括顶盖和底盖；内石英筒，所述内石英筒设在所述顶盖和所述底盖之间且由所述内石英筒与所述顶盖和底盖限定出工艺腔室，其中所述内石英筒上设有排气孔；石墨套筒，所述石墨套筒设在所述顶盖和底盖之间且套设在所述内石英筒外侧，所述石墨套筒与所述内石英筒之间限定出与外界连通的排气通道，且所述排气通道通过所述排气孔与所述工艺腔室连通；和外石英筒，所述外石英筒设在所述顶盖和底盖之间且套设在所述石墨套筒外侧，所述外石英筒与所述石墨套筒之间限定出与外界连通的冷却通道。根据本专利技术上述实施例的工艺腔室装置，可以通过在石墨套筒和外石英筒之间导入冷却介质的方式来调节石墨套筒的筒壁温度，进而可以改善工艺腔室内的温度场分布，·最终实现了工艺腔室内的径向温度的均匀性，从而实现了衬底的温度均匀性。另外，根据本专利技术上述实施例的工艺腔室，工艺的副产物一般不会(或者很少)沉积在内石英筒的表面上因此内石英筒不会对工艺腔室内的工艺环境造成不良影响。另外，进入内石英筒和石墨套筒之间的气体(未反应的工艺气体、反应副产物、以及载气的混合气体)会通过排气通道而被排气系统迅速排出，即其在石墨套筒和内石英筒之间的停歇时间较短，从而也会减少上述工艺副产物在石墨套筒的筒壁上的沉积，其结果，减少了石墨套筒的维护次数和维护成本，并有利提高外延设备的生产效率。另外，根据本专利技术上述实施例的工艺腔室装置，还可以具有如下附加的技术特征根据本专利技术的一个实施例的工艺腔室装置，还包括中间石英筒，所述中间石英筒设在所述顶盖和底盖之间且套设在所述内石英筒与所述石墨套筒之间以隔离所述内石英筒与所述石墨套筒，所述中间石英筒与所述内石英筒之间限定出所述排气通道。所述排气通道可以通过形成在所述顶盖和所述底盖至少之一上的通气孔与外界连通。所述冷却通道可以通过形成在所述顶盖上的第一冷却通孔和形成在所述底盖上的第二冷却通孔与外界连通。为了更利于改善工艺腔室内的温度场分布以及工艺气体分布的均匀性，所述内石英筒、外石英筒和所述石墨套筒可以均形成为圆筒。其中，为了加快将未反应的工艺气体、反应副产物、以及载气的混合气体从工艺腔室排出的效率，所述排气孔包括沿所述内石英筒的轴向间隔开的多组，每一组内的排气孔沿所述内石英筒的周向分布在所述内石英筒的壁上。进一步地，为了使工艺腔室内的环境更趋均匀稳定，所述每一组内的排气孔沿所述内石英筒的周向均匀分布。此外，还可以使所述多组排气孔在所述内石英筒的轴向上等间隔分布。此外，为了达到上述目的，根据本专利技术第二方面实施例的外延设备，包括工艺腔室装置，所述工艺腔室装置为根据本专利技术第一方面的任一实施例的工艺腔室装置；多层托盘，所述多层托盘沿所述工艺腔室装置的轴向彼此间隔开设置在所述工艺腔室装置的工艺腔室内；进气组件，所述进气组件设置在所述工艺腔室装置上，用于向所述工艺腔室内供气；和感应线圈，所述感应线圈沿周向绕设在所述外石英筒的外侧。根据本专利技术实施例的外延设备，由于采用了本专利技术第一方面实施例的工艺腔室装置，在不会大幅提高设备成本的情况下，可以显著地改善石墨托盘的径向温度均匀性，从而改善了置于石墨托盘上的衬底的温度均匀性，进而改善了形成于衬底上的外延层的均匀性。此外，还可以有效地减少设备的维护频率和维护成本，并可以显著地提高生产效率。其中，为了迅速有效地将设置在多层托盘上的衬底周围的工艺副产物等排出工艺腔室，在所述工艺腔室装置的轴向上可以使所述工艺腔室装置的所述多组排气孔分别与所述多层托盘对应。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。 附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中图I是根据本专利技术一个实施例的外延设备的结构示意图；图2是根据本专利技术另一实施例的外延设备的结构示意图；和图3是现有外延设备的结构示意图。具体实施例方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种エ艺腔室装置，其特征在于，包括 顶盖和底盖； 内石英筒，所述内石英筒设在所述顶盖和所述底盖之间且由所述内石英筒与所述顶盖和底盖限定出エ艺腔室，其中所述内石英筒上设有排气孔； 石墨套筒，所述石墨套筒设在所述顶盖和底盖之间且套设在所述内石英筒外侧，所述石墨套筒与所述内石英筒之间限定出与外界连通的排气通道，且所述排气通道通过所述排气孔与所述エ艺腔室连通；和 外石英筒，所述外石英筒设在所述顶盖和底盖之间且套设在所述石墨套筒外侧，所述外石英筒与所述石墨套筒之间限定出与外界连通的冷却通道。2.根据权利要求I所述的エ艺腔室装置，其特征在于，还包括中间石英筒，所述中间石英筒设在所述顶盖和底盖之间且套设在所述内石英筒与所述石墨套筒之间以隔离所述内石英筒与所述石墨套筒，所述中间石英筒与所述内石英筒之间限定出所述排气通道。3.根据权利要求I或2所述的エ艺腔室装置，其特征在于，所述排气通道通过形成在所述顶盖和所述底盖至少之ー上的通气孔与外界连通。4.根据权利要求I或2所述的エ艺腔室装置，其特征在于，所述冷却通道通过形成在所述顶盖上的第一冷却通孔和形成在所述底盖上...
【专利技术属性】
技术研发人员：周卫国，
申请(专利权)人：北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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