專利名稱：托盤及具有其的基片加工設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種托盤及具有其的基片加工設(shè)備。
背景技術(shù)：
感應(yīng)加熱由于具有加熱速度快、效率高、加熱溫度高等優(yōu)點(diǎn)被用于CVD(化學(xué)氣相淀積)，尤其是需要加熱到高溫的CVD設(shè)備，如=MOCVD (金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相淀積)。對于工業(yè)化生產(chǎn)用的CVD設(shè)備而言，溫度均勻性能夠保證產(chǎn)品的質(zhì)量，尤其是承載基片的托盤上溫度均勻性對于工藝性能具有很重要的作用，為了達(dá)到該溫度均勻性，目前可采用Aixtron行星式結(jié)構(gòu)采用水平式感應(yīng)加熱線圈加熱整個(gè)石墨大托盤，大托盤上承載可自轉(zhuǎn)的小托盤，通過小托盤自轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)小托盤內(nèi)較好的溫度均勻性，然而由于感應(yīng)電流在整個(gè)大托盤內(nèi)流動(dòng)，使溫度均勻性受到限制。另外一種設(shè)計(jì)是為了得到較大的產(chǎn)能，提出了多托盤結(jié)構(gòu)的反應(yīng)腔設(shè)計(jì)，每個(gè)托盤上均承載一定數(shù)量的基片，隨著托盤數(shù)量增加，反應(yīng)腔容量隨之大規(guī)模增大。同時(shí)，由于該多托盤結(jié)構(gòu)反應(yīng)腔采用立式感應(yīng)加熱的方式進(jìn)行加熱，所以在溫度均勻性控制方面相對單托盤結(jié)構(gòu)困難很多?，F(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)是，由于感應(yīng)加熱的特性即離線圈越近，磁力線越密，感應(yīng)電流密度越大，被加熱到的溫度就越高；離線圈越遠(yuǎn)，磁力線越疏，感應(yīng)電流密度越小，被加熱到的溫度就越低。因此托盤的被加熱溫度從邊緣到中心逐漸降低，從而導(dǎo)致托盤的加熱溫度不均勻，因此很難達(dá)到MOCVD外延生長的工藝要求。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在至少解決上述技術(shù)缺陷之一，特別解決托盤加熱不均勻的缺點(diǎn)。為此，本發(fā)明的目的在于提出一種使加熱更為均勻，且結(jié)構(gòu)簡單的托盤。本發(fā)明的另一目的在于提出一種基片加工設(shè)備。本發(fā)明的再一目的在于提出另一種基片加工設(shè)備。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一方面的實(shí)施例提出一種托盤，包括托盤本體，所述托盤本體內(nèi)部具有中空結(jié)構(gòu)，其中，所述中空結(jié)構(gòu)中填充有熔點(diǎn)低于所述托盤本體的材料。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的托盤，托盤在感應(yīng)電流的作用下自身溫度升高，達(dá)到托盤內(nèi)填充材料的熔點(diǎn)，使托盤內(nèi)填充的材料融化為液態(tài)，從而形成熱對流使液態(tài)溫度均勻，通過熱傳導(dǎo)使托盤表面溫度到達(dá)均衡性，因此提高對基片進(jìn)行MOCVD (金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相淀積)的溫度均勻性，達(dá)到理想工藝要求。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述托盤本體具有環(huán)形基片承載區(qū)，在所述基片承載區(qū)所對應(yīng)的位置設(shè)置有環(huán)形中空結(jié)構(gòu)。 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述托盤本體包括第一本體，所述第一本體的下表面具有第一凹槽；和第二本體，所述第二本體的上表面具有與所述第一凹槽匹配的第二凹槽，所述第一本體和第二本體相互連接以使所述第一凹槽和第二凹槽形成所述中空結(jié)構(gòu)。、
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述托盤還包括設(shè)置在所述托盤本體之間的第一連接機(jī)構(gòu)，所述第一連接結(jié)構(gòu)將所述第一本體和第二本體相連。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述托盤本體包括第三本體；和第四本體，所述第四本體設(shè)置在所述第三本體之下，其中，所述第四本體中形成有所述中空結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述托盤還包括設(shè)置在所述托盤本體之間的第二連接機(jī)構(gòu)，所述第二連接結(jié)構(gòu)將所述第三本體和第四本體相連。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述填充在所述中空結(jié)構(gòu)中的材料為鉍、錫、鉛、鎘和銦之一，或?yàn)樗鲢G、錫、鉛、鎘和銦中任意至少兩種的組合。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述托盤還包括形成在所述托盤本體中的至少一個(gè)通道，所述至少一個(gè)通道的一端與所述中空結(jié)構(gòu)相連，另一端暴露在所述托盤本體的外邊緣，所述通道用于向所述中空結(jié)構(gòu)中填充所述材料。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述通道中填充有石墨、SiC、鑰或鑰合金。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述托盤本體為石墨、SiC、鑰或鑰合金。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，如果所述托盤本體為石墨，則所述托盤本體的表面還涂覆有SiC或氮化硼。本發(fā)明另一方面的實(shí)施例提出一種基片加工設(shè)備，包括反應(yīng)腔，所述反應(yīng)腔包括反應(yīng)腔內(nèi)壁和反應(yīng)腔外壁，所述反應(yīng)腔內(nèi)壁用于限定反應(yīng)空間；多個(gè)感應(yīng)線圈，所述多個(gè)感應(yīng)線圈設(shè)置在所述反應(yīng)腔外壁的外側(cè)；和一個(gè)托盤，所述托盤為上述第一方面實(shí)施例的托盤。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基片加工設(shè)備，感應(yīng)線圈對托盤進(jìn)行感應(yīng)加熱，托盤溫度提高到內(nèi)部填充材料的熔點(diǎn)，形成液態(tài)材料，液態(tài)材料形成熱對流并與托盤發(fā)生熱交換，從而使托盤表面溫度更為均勻，到達(dá)基片的MOCVD (金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相淀積)的工藝要求。本發(fā)明第三方面的實(shí)施例提出一種基片加工設(shè)備，包括反應(yīng)腔，所述反應(yīng)腔包括反應(yīng)腔內(nèi)壁和反應(yīng)腔外壁，所述反應(yīng)腔內(nèi)壁用于限定反應(yīng)空間；多個(gè)感應(yīng)線圈，所述多個(gè)感應(yīng)線圈設(shè)置在所述反應(yīng)腔外壁的外側(cè)；和多個(gè)托盤，所述托盤為上述第一方面實(shí)施例的托盤。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基片加工設(shè)備，反應(yīng)腔內(nèi)的反應(yīng)空間內(nèi)設(shè)置多個(gè)托盤，能夠提高基片加工效率。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述多個(gè)托盤在所述反應(yīng)空間內(nèi)豎直地或水平地等間
隔設(shè)置。本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖I為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的托盤縱向剖面圖；圖2為本發(fā)明另一實(shí)施例的托盤縱向剖面圖3為本發(fā)明再一實(shí)施例的托盤縱向剖面圖；以及圖4為本發(fā)明實(shí)施例的基片加工設(shè)備的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。
此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是機(jī)械連接或電連接，也可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語的具體含義。下面結(jié)合附圖1-3首先描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的托盤。實(shí)施例I如圖I所示，為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的托盤的縱向剖視圖。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的托盤100包括托盤本體110，托盤本體110內(nèi)部具有中空結(jié)構(gòu)111。其中，中空結(jié)構(gòu)111中填充有熔點(diǎn)低于托盤本體110的材料，優(yōu)選為金屬。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的托盤100，在托盤本體110中填充有熔點(diǎn)低于托盤本體110的材料，在感應(yīng)加熱過程中，當(dāng)托盤本體110溫度升高達(dá)到填充材料的熔點(diǎn)時(shí)，填充材料融化成液態(tài)，液態(tài)填充材料自身形成熱對流使自身溫度均勻，并且液態(tài)填充材料與托盤本體形成熱交換，從而減小托盤100表面的溫度差，達(dá)到基片MOCVD的工藝要求。優(yōu)選地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，填充在中空結(jié)構(gòu)111中的材料例如包括但不限于鉍、錫、鉛、鎘、銦的其中之一或者其中任意幾種的組合，托盤本體110包括但不限于石墨、SiC、鑰或鑰合金。石墨、SiC、鑰或鑰合金的熔點(diǎn)高于鉍、錫、鉛、鎘、銦。因此，在感應(yīng)加熱過程中，填充材料融化為液體，并且液態(tài)鉍、錫、鉛、鎘、銦具有更高的熱導(dǎo)性，從而快速地使托盤100表面溫度一致。如果托盤本體110為石墨，則托盤本體110的表面還涂覆有SiC或氮化硼。此外，托盤本體110具有環(huán)形基片承載區(qū)，在基片承載區(qū)所對應(yīng)的位置設(shè)置有環(huán)形的中空結(jié)構(gòu)111。需理解，中空結(jié)構(gòu)111的形狀設(shè)計(jì)成與托盤本體110的基片承載區(qū)形狀吻合，使兩者之間的熱傳遞方便，達(dá)到溫度一致性快速，但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員知道，兩者的形狀也可以不同，例如中空結(jié)構(gòu)可以為圓形、或多邊形且該多邊形沿托盤本體110的基片承載區(qū)均勻分布，也能夠達(dá)到基于本發(fā)明思想的托盤表面溫度一致，這些也應(yīng)列為本發(fā)明保護(hù)范圍。
實(shí)施例2如圖2所示，為本發(fā)明另一實(shí)施例的托盤的縱向剖視圖。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，托盤本體200包括第一本體210和第二本體220。其中，第一本體210的下表面具有第一凹槽211。第二本體220的上表面具有與第一凹槽211匹配的第二凹槽221，第一本體210和第二本體220相互連接以使第一凹槽211和第二凹槽221形成所述中空結(jié)構(gòu)。通過在第一本體210的下表面設(shè)置第一凹槽211和在第二本體220的上表面設(shè)置第二凹槽221使第一本體210和第二本體220的加工更為簡單、方便。另外，優(yōu)選地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，通 過設(shè)置在第一本體210和第二本體220之間的第一連接機(jī)構(gòu)213連接第一本體210和第二本體220。例如第一連接機(jī)構(gòu)213可以為螺栓或銷，其安裝拆卸更為簡單。實(shí)施例3另外，如圖3所示，為本發(fā)明再一實(shí)施例的托盤的縱向剖視圖。為使托盤在設(shè)計(jì)上更加簡單，托盤本體還可以包括第三本體310和第四本體320。其中，第四本體320設(shè)置在第三本體310之下，如圖3所示，并在第四本體320中形成有中空結(jié)構(gòu)321。優(yōu)選地，通過第二連接機(jī)構(gòu)312連接第四本體320和第三本體310。例如，上述第二連接裝置312可以為螺栓或銷。在本發(fā)明的實(shí)施例1-3中，任何一種實(shí)施例1-3中的托盤本體上設(shè)置有通道(如圖I所示的通道112、圖2所示的通道212、圖3所示的通道311)。以下以圖I為例進(jìn)行描述。通道112形成在托盤本體110中，例如，可以為I個(gè)或者多個(gè)通道。通道112的一端與中空結(jié)構(gòu)相連，另一端暴露在托盤本體110的外邊緣。將高溫液體填充材料從通道112中注入托盤本體110中，并用熔點(diǎn)高的石墨、SiC、鑰或鑰合金等材料封閉通道112。從而形成如圖I所示的托盤。需理解，圖2和圖3所示的托盤的填充方式與填充材料與圖I所示的托盤填充方式和填材料類似，為了減少冗余，省略說明。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，如果托盤本體為石墨材料，則托盤本體的表面涂覆有SiC或氮化硼。SiC或氮化硼比較致密，化學(xué)穩(wěn)定性好，能夠防止托盤本體損壞。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的托盤，在托盤本體中填充有熔點(diǎn)低于所述托盤本體的材料，在感應(yīng)加熱過程中，當(dāng)托盤本體溫度升高達(dá)到填充材料的熔點(diǎn)時(shí)，填充材料會(huì)融化成液態(tài)，液態(tài)填充材料自身形成熱對流使自身溫度均勻，并且液態(tài)填充材料與托盤本體形成熱交換，從而減小托盤表面的溫度差。另外，通過托盤本體可通過組裝形成，從而使托盤本體加工更為方便。通過螺栓或銷連接使得安裝拆卸更為簡單。此外，本發(fā)明實(shí)施例的托盤結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)。下面結(jié)合圖4描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基片加工設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基片加工設(shè)備包括反應(yīng)腔、多個(gè)感應(yīng)線圈和一個(gè)托盤。優(yōu)選地，如圖4所示，為本發(fā)明實(shí)施例的基片加工設(shè)備。基片加工設(shè)備400包括反應(yīng)腔440、多個(gè)感應(yīng)線圈430和多個(gè)呈豎直或水平等間隔設(shè)置的托盤420。多個(gè)托盤420能夠同時(shí)對多個(gè)基片進(jìn)行加工，提高基片加工效率。以下均以多個(gè)托盤為例進(jìn)行描述。結(jié)合圖4，在本發(fā)明的一些示例中，反應(yīng)腔440包括反應(yīng)腔內(nèi)壁和反應(yīng)腔外壁，反應(yīng)腔內(nèi)壁用于限定反應(yīng)空間。多個(gè)感應(yīng)線圈430設(shè)置在反應(yīng)腔440外壁的外側(cè)。托盤420為上述第一方面實(shí)施例的托盤，托盤通過中空區(qū)域與柱狀進(jìn)氣結(jié)構(gòu)410相連，其托盤420內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)421。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基片加工設(shè)備400，感應(yīng)線圈430對托盤420進(jìn)行感應(yīng)加熱，托盤溫度提高至內(nèi)部填充材料的熔點(diǎn)，形成液態(tài)材料，液態(tài)材料形成熱對流并與托盤420的表面發(fā)生熱交換，從而使托盤420表面溫度更為均勻，到達(dá)基片的MOCVD (金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相淀積)的工藝要求，多個(gè)托盤420能夠同時(shí)對多個(gè)基片進(jìn)行加工，提高基片加工效率。另外，該基片加工設(shè)備400結(jié)構(gòu)簡單，易操作。
盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同限定。
權(quán)利要求
1.一種托盤，其特征在于，包括 托盤本體，所述托盤本體內(nèi)部具有中空結(jié)構(gòu)，其中，所述中空結(jié)構(gòu)中填充有熔點(diǎn)低于所述托盤本體的材料。
2.如權(quán)利要求I所述的托盤，其特征在于，所述托盤本體具有環(huán)形基片承載區(qū)，在所述基片承載區(qū)所對應(yīng)的位置設(shè)置有環(huán)形中空結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求I所述的托盤，其特征在于，所述托盤本體包括 第一本體，所述第一本體的下表面具有第一凹槽；和 第二本體，所述第二本體的上表面具有與所述第一凹槽匹配的第二凹槽，所述第一本體和第二本體相互連接以使所述第一凹槽和第二凹槽形成所述中空結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求I所述的托盤，其特征在于，還包括 設(shè)置在所述托盤本體之間的第一連接機(jī)構(gòu)，所述第一連接結(jié)構(gòu)將所述第一本體和第二本體相連。
5.如權(quán)利要求I所述的托盤，其特征在于，所述托盤本體包括 第三本體；和 第四本體，所述第四本體設(shè)置在所述第三本體之下，其中，所述第四本體中形成有所述中空結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求5所述的托盤，其特征在于，還包括 設(shè)置在所述托盤本體之間的第二連接機(jī)構(gòu)，所述第二連接結(jié)構(gòu)將所述第三本體和第四本體相連。
7.如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的托盤，其特征在于，所述填充在所述中空結(jié)構(gòu)中的材料為鉍、錫、鉛、鎘和銦之一，或?yàn)樗鲢G、錫、鉛、鎘和銦中任意至少兩種的組合。
8.如權(quán)利要求7所述的托盤，其特征在于，還包括 形成在所述托盤本體中的至少一個(gè)通道，所述至少一個(gè)通道的一端與所述中空結(jié)構(gòu)相連，另一端暴露在所述托盤本體的外邊緣，所述通道用于向所述中空結(jié)構(gòu)中填充所述材料。
9.如權(quán)利要求8所述的托盤，其特征在于，所述通道中填充有石墨、SiC、鑰或鑰合金。
10.如權(quán)利要求I所述的托盤，其特征在于，所述托盤本體為石墨、SiC、鑰或鑰合金。
11.如權(quán)利要求10所述的托盤，其特征在于，如果所述托盤本體為石墨，則所述托盤本體的表面還涂覆有SiC或氮化硼。
12.—種基片加工設(shè)備，其特征在于，包括 反應(yīng)腔，所述反應(yīng)腔包括反應(yīng)腔內(nèi)壁和反應(yīng)腔外壁，所述反應(yīng)腔內(nèi)壁用于限定有反應(yīng)空間； 多個(gè)感應(yīng)線圈，所述多個(gè)感應(yīng)線圈設(shè)置在所述反應(yīng)腔外壁的外側(cè)；和 一個(gè)托盤，所述托盤為如權(quán)利要求1-11任一項(xiàng)所述的托盤。
13.一種基片加工設(shè)備，其特征在于，包括 反應(yīng)腔，所述反應(yīng)腔包括反應(yīng)腔內(nèi)壁和反應(yīng)腔外壁，所述反應(yīng)腔內(nèi)壁用于限定反應(yīng)空間； 多個(gè)感應(yīng)線圈，所述多個(gè)感應(yīng)線圈設(shè)置在所述反應(yīng)腔外壁的外側(cè)；和 多個(gè)托盤，所述托盤為如權(quán)利要求1-11任一項(xiàng)所述的托盤。
14.如權(quán)利要求13所述的基片加工設(shè)備，其特征在于，所述多個(gè)托盤在所述反應(yīng)空間內(nèi)豎直地或水平 地等間隔設(shè)置。
全文摘要
本發(fā)明提出一種托盤，包括托盤本體，所述托盤本體內(nèi)部具有中空結(jié)構(gòu)，其中，所述中空結(jié)構(gòu)中填充有熔點(diǎn)低于所述托盤本體的材料。本發(fā)明還提出一種基片加工設(shè)備，所述基片加工設(shè)備包括上述托盤。根據(jù)本發(fā)明的基片加工設(shè)備，當(dāng)托盤溫度達(dá)到一定溫度時(shí)，托盤內(nèi)填充的材料融化為液態(tài)，因而根據(jù)材料液態(tài)的特性使托盤表面溫度更為均勻，從而提高基片加工設(shè)備對基片進(jìn)行MOCVD(金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相淀積)的溫度均勻性。另外，本發(fā)明的托盤結(jié)構(gòu)簡單，成本低且實(shí)用性強(qiáng)。
文檔編號C23C16/46GK102719808SQ201110079030
公開日2012年10月10日 申請日期2011年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月30日
發(fā)明者徐亞偉 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