CN203007408U

CN203007408U - 反应腔室

Info

Publication number: CN203007408U
Application number: CN 201220748943
Authority: CN
Inventors: 梁秉文
Original assignee: GUANGDA PHOTOELECTRIC EQUIPMENT TECHNOLOGY (JIAXING) CO LTD
Current assignee: GUANGDA PHOTOELECTRIC EQUIPMENT TECHNOLOGY (JIAXING) CO LTD
Priority date: 2012-12-29
Filing date: 2012-12-29
Publication date: 2013-06-19
Anticipated expiration: 2022-12-29

Abstract

本实用新型公开了一种反应腔室。所述反应腔室包括腔体、设置在所述腔体顶部的喷淋头和设置在所述腔体底部且与所述喷淋头相对设置的托盘，所述托盘下方具有加热器。所述反应腔室还包括保温结构，所述保温结构环绕在所述托盘周围。在托盘边缘设置保温结构，能够减少托盘边缘部分的热量散失，使得托盘边缘部分与中间部分的温度基本保持一致，有利于均匀的加热位于托盘上的衬底，在化学气相沉积过程中，能够获得更好的沉积效果，避免了不同区域由于温度不同而引起的沉积率不同的问题，从而使得沉积均匀，获得高质量的膜层。

Description

反应腔室

技术领域

本实用新型涉及半导体设备，特别是涉及一种化学气相沉积过程的反应腔室。

背景技术

现有的化学气相沉积工艺通常是将衬底放置于反应腔室上，所述反应腔室上方设置进气装置，例如喷淋头，用于向衬底提供沉积反应用的源气体。具体的，请参考图1，其为现有技术中的反应腔室的示意图。所述反应腔室包括腔体1、设置在所述腔体1顶部的喷淋头2和设置在所述腔体1底部且与所述喷淋头2相对设置的托盘3。所述托盘3用于承载衬底5a、5b、5c。所述反应腔室还包括位于所述托盘3下方的加热器4，用于对托盘3进行加热使得衬底达到沉积反应所需要的温度。未反应的源气体以及反应后剩余的气体沿托盘3表面向托盘3边缘流动，经由相关管道传送至尾气装置。

随着衬底尺寸的增大和衬底数目的增多，托盘3的尺寸增大，托盘3的中间部位和托盘3的边缘部位的温度不均匀的问题就日益凸显。这是由于托盘3的边缘部分向周围的散热比托盘3的中间部分的散热要严重，从而会造成托盘3的边缘部分的温度偏低；此外，大量的未反应的气体以及反应后剩余的气体从托盘3边缘向托盘3下方流动（如图1中箭头所示），会带走大量的热量，也会造成托盘3的边缘部分的温度比托盘3中间部分偏低。托盘3的中间部位和托盘3的边缘部位的温度不均匀将会大大影响化学气相沉积过程，导致不同区域的衬底或同一衬底的不同区域沉积效果不一致，乃至不符合设计要求，比如，位于中间的衬底5b的温度要高于位于边缘的衬底5a、5c的温度，这就使得在衬底上形成的膜层的参数不同，将有可能不达标或不利于后续操作。

因此，有必要对现有设备进行改进，使其能够保持托盘温度的均一性，避免对化学气相沉积工艺造成不良影响。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种反应腔室，以解决现有技术中托盘温度不一致的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种反应腔室，包括腔体、设置在所述腔体顶部的喷淋头和设置在所述腔体底部且与所述喷淋头相对设置的托盘，所述托盘能够相对所述喷淋头旋转，所述托盘下方具有加热器；所述反应腔室还包括保温结构，所述保温结构环绕在所述托盘周围且与所述腔体的侧壁不接触。

本实用新型提供的反应腔室，在托盘边缘设置有保温结构，这能够减少托盘边缘部分的热量散失，使得托盘边缘部分与中间部分的温度基本保持一致，有利于均匀的加热位于托盘上的衬底，在化学气相沉积过程中，能够获得更好的沉积效果，避免了不同区域由于温度不同而引起的沉积率不同的问题，从而使得沉积均匀，获得高质量的膜层。

附图说明

图1为现有技术的反应腔室的结构示意图；

图2为本实用新型第一实施方式的反应腔室的结构示意图；

图3为图2中的反应腔室的自A-A′处的俯视图；

图4为本实用新型第二实施方式的反应腔室的结构示意图；

图5为本实用新型第三实施方式的反应腔室的结构示意图。

具体实施方式

由背景技术中所记载的内容可知，现有技术的反应腔室存在托盘的温度分布不一致的问题。本实用新型的核心思想在于，通过引入保温结构，使得托盘边缘部分的散热和热对流受到约束，从而避免了边缘部分的热量流失。

请参考图2，本实用新型提供一种反应腔室，包括腔体101、设置在所述腔体101顶部的喷淋头102和设置在所述腔体101底部且与所述喷淋头102相对设置的托盘103，所述托盘103用于承载至少一个衬底106a、106b、106c，以接收从喷淋头102提供的源气体进行反应沉积，所述托盘103能够相对所述喷淋头101旋转，所述托盘103下方具有加热器104，所述托盘103和加热器104之间具有间隙。所述反应腔室还包括保温结构105，所述保温结构105环绕在所述托盘103周围，所述保温结构105优选为保持固定，即不随托盘103进行旋转。

请参考图2和图3，在本实施方式中，采用的腔体101为空心圆柱，所述托盘103和所述加热器104皆为圆盘形，所述保温结构105优选为围绕所述托盘103的环型结构。在其他可行的实施方式中，也可以是其他形状，例如矩形等。

为了能够较佳的保证托盘103的温度一致，所述保温结构105的材料的热传导系数可以是小于所述托盘103的材料的热传导系数，从而减少所述托盘103边缘与温度较低的腔体101之间的热交换。此外，还可以使得所述保温结构105朝向托盘103一侧的表面的反射率大于所述托盘103朝向所述保温结构105一侧的表面的反射率，使得所述托盘边缘辐射的能量反射回到所述托盘的边缘，减少热量的损失。优选的所述保温结构105的材料的热传导系数可以是小于所述托盘103的材料的热传导系数，且所述保温结构105朝向托盘103一侧的表面的反射率大于所述托盘103朝向所述保温结构105一侧的表面的反射率，用以更好防止托盘103边缘部分的热量散失。

在本实施方式中，所述保温结构105的材料优选为石英，也可以采用陶瓷；为了达到所述保温结构105朝向托盘103一侧的表面的反射率大于所述托盘103朝向所述保温结构105一侧的表面的反射率，或者进一步优化所述保温结构105的反射率，一种可行的方法是将所述保温结构105朝向托盘103一侧的表面制作为镜面，这能够获得较高的反射率，这相比完全依赖材料的改变更加方便和节省。

在本实施方式中，所述保温结构105至少部分围绕所述加热器104的***，优选的，所述保温结构105的高度大于所述托盘103的厚度，从而使得所述托盘103全部位于所述保温结构105所环绕的区域中，且加热器也至少部分位于所述温结构105所环绕的区域中，这可以使得所述加热器104能够直接加热所述保温结构105，提高所述保温结构105的温度，从而起到更好的保温效果。所述保温结构105和所述托盘103之间构成排气通道107，便于气体的流通，并在一定程度上减少了气体流动空间，也能够减少由于气体流动而带走的热量。

所述保温结构105优选的与腔体101侧壁之间具有间隙，这是由于腔体101侧壁的温度相比较低，那么保温结构105不与所述腔体101侧壁直接接触能够降低保温结构105热散失，避免将腔内的热量传递出去，保持所述保温结构105的温度。

请参考图4，其为本实用新型第二实施方式的结构示意图，本实施方式与第一实施方式的区别在于，所述排气通道107形成于所述保温结构105与所述腔体101侧壁之间，使得所述喷淋头102与所述托盘103之间的气体排出。优选的，所述保温结构105面向所述喷淋头102的表面与所述托盘103面向所述喷淋头102的表面位于同一平面，优选的可进一步使得所述保温结构105的高度等于所述托盘103的厚度，这可以使得所述托盘103边缘部分周围的气流场更加平稳，既能够保证温度相对稳定，也能够避免反应速率可控性差的情况发生。所述保温结构105与所述托盘103之间的间隙宽度为0.5~2mm，为了便于托盘103的旋转，防止所述保温结构105粗糙的表面与所述托盘103发生碰触，优选为所述间隙为1~2mm，这是相对较小的距离，因此所述托盘103边缘部分周围的气流场依然能够保持平稳，反应后的气体从所述保温结构105与所述腔体101侧壁之间的排气通道107中通过。在本实施方式中，由于所述保温结构105靠近所述托盘103，因此获得了平稳的气流场，从而极大的减少了由于气体流动所带走的热量，同时为了使得所述保温结构105具有与所述托盘103相同或者接近（通常是略大于）的温度，优选为使得所述加热器104的直径大于所述托盘103的直径，从而使得所述加热器104能够至少对所述保温结构105的一部分进行加热，提高所述保温结构105的温度，从而起到更好的保温效果。

请参考图5，其为本实用新型第三实施方式的结构示意图，本实施方式与第二实施方式的区别在于，所述保温结构105与所述腔体101侧壁之间，及所述保温结构105和所述托盘103之间皆构成排气通道107。本实施方式设置有两个排气通道107，使得靠近腔体101侧壁处温度相对较低的气体从所述保温结构105与所述腔体101侧壁之间的排气通道107经过，而托盘103上方的气体则从所述保温结构105和所述托盘103之间的排气通道107经过，能有效的降低靠近腔体101侧壁处的气体与腔内中间部分的气体的对流，避免过多的热交换。由于所述保温结构105和所述托盘103之间构成排气通道107，故所述加热器104的直径小于等于所述托盘103的直径，以便于气体流通。

在上述实施方式提供的反应腔室中，在托盘103边缘设置有保温结构105，这能够减少托盘103边缘部分的热量散失，使得托盘103边缘部分与中间部分的温度基本保持一致，使得位于托盘103边缘位置的衬底106a和106c能够获得所需要的温度，与位于托盘103中间位置的衬底106b的温度相同或者基本相同，即能够均匀的加热位于所述托盘103上的衬底，那么在化学气相沉积过程中，能够获得更好的沉积效果，避免了不同区域由于温度而引起的诸如沉积率不同、沉积质量差或形成杂质等问题，从而使得沉积均匀，获得高质量的膜层。

显然，本领域的技术人员可以对实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包括这些改动和变型在内。

Claims

1.一种反应腔室，包括腔体、设置在所述腔体顶部的喷淋头和设置在所述腔体底部且与所述喷淋头相对设置的托盘，所述托盘下方具有加热器；其特征在于，所述反应腔室还包括保温结构，所述保温结构环绕在所述托盘周围且与所述腔体的侧壁不接触。

2.如权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述保温结构为围绕所述托盘的环型结构。

3.如权利要求2所述的反应腔室，其特征在于，所述保温结构的材料的热传导系数小于所述托盘的材料的热传导系数。

4.如权利要求2所述的反应腔室，其特征在于，所述保温结构朝向托盘一侧的表面的反射率大于所述托盘朝向所述保温结构一侧的表面的反射率。

5.如权利要求2所述的反应腔室，其特征在于，所述保温结构的材料为石英或陶瓷。

6.如权利要求2所述的反应腔室，其特征在于，所述保温结构至少部分围绕所述加热器的***。

7.如权利要求6所述的反应腔室，其特征在于，所述保温结构的高度大于所述托盘的厚度。

8.如权利要求2所述的反应腔室，其特征在于，所述喷淋头与所述托盘之间的气体通过所述保温结构与所述腔体侧壁之间形成的排气通道排出。

9.如权利要求8所述的反应腔室，其特征在于，所述保温结构面向所述喷淋头的表面与所述托盘面向所述喷淋头的表面位于同一平面。

10.如权利要求9所述的反应腔室，其特征在于，所述托盘能够相对所述喷淋头旋转，所述保温结构与所述托盘之间的间隙为0.5~2mm。