專利名稱：反應(yīng)腔室的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體設(shè)備，特別是涉及一種化學(xué)氣相沉積過(guò)程的反應(yīng)腔室。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的化學(xué)氣相沉積工藝通常是將襯底放置于反應(yīng)腔室上，所述反應(yīng)腔室上方設(shè)置進(jìn)氣裝置，例如噴淋頭，用于向襯底提供沉積反應(yīng)用的源氣體。具體的，請(qǐng)參考圖1，其為現(xiàn)有技術(shù)中的反應(yīng)腔室的示意圖。所述反應(yīng)腔室包括腔體1、設(shè)置在所述腔體I頂部的噴淋頭2和設(shè)置在所述腔體I底部且與所述噴淋頭2相對(duì)設(shè)置的托盤(pán)3。所述托盤(pán)3用于承載襯底5a、5b、5c。所述反應(yīng)腔室還包括位于所述托盤(pán)3下方的加熱器4，用于對(duì)托盤(pán)3進(jìn)行加熱使得襯底達(dá)到沉積反應(yīng)所需要的溫度。未反應(yīng)的源氣體以及反應(yīng)后剩余的氣體沿托盤(pán)3表面向托盤(pán)3邊緣流動(dòng)，經(jīng)由相關(guān)管道傳送至尾氣裝置。隨著襯底尺寸的增大和襯底數(shù)目的增多，托盤(pán)3的尺寸增大，托盤(pán)3的中間部位和托盤(pán)3的邊緣部位的溫度不均勻的問(wèn)題就日益凸顯。這是由于托盤(pán)3的邊緣部分向周?chē)纳岜韧斜P(pán)3的中間部分的散熱要嚴(yán)重，從而會(huì)造成托盤(pán)3的邊緣部分的溫度偏低；此外，大量的未反應(yīng)的氣體以及反應(yīng)后剩余的氣體從托盤(pán)3邊緣向托盤(pán)3下方流動(dòng)(如圖1中箭頭所示)，會(huì)帶走大量的熱量，也會(huì)造成托盤(pán)3的邊緣部分的溫度比托盤(pán)3中間部分偏低。托盤(pán)3的中間部位和托盤(pán)3的邊緣部位的溫度不均勻?qū)?huì)大大影響化學(xué)氣相沉積過(guò)程，導(dǎo)致不同區(qū)域的襯底或同一襯底的不同區(qū)域沉積效果不一致，乃至不符合設(shè)計(jì)要求，比如，位于中間的襯底5b的溫度要高于位于邊緣的襯底5a、5c的溫度，這就使得在襯底上形成的膜層的參數(shù)不同，將有可能不達(dá)標(biāo)或不利于后續(xù)操作。因此，有必要對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，使其能夠保持托盤(pán)溫度的均一性，避免對(duì)化學(xué)氣相沉積工藝造成不良影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種反應(yīng)腔室，以解決現(xiàn)有技術(shù)中托盤(pán)溫度不一致的問(wèn)題。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種反應(yīng)腔室，包括腔體、設(shè)置在所述腔體頂部的噴淋頭和設(shè)置在所述腔體底部且與所述噴淋頭相對(duì)設(shè)置的托盤(pán)，所述托盤(pán)能夠相對(duì)所述噴淋頭旋轉(zhuǎn)，所述托盤(pán)下方具有加熱器；所述反應(yīng)腔室還包括保溫結(jié)構(gòu)，所述保溫結(jié)構(gòu)環(huán)繞在所述托盤(pán)周?chē)?。本發(fā)明提供的反應(yīng)腔室，在托盤(pán)邊緣設(shè)置有保溫結(jié)構(gòu)，這能夠減少托盤(pán)邊緣部分的熱量散失，使得托盤(pán)邊緣部分與中間部分的溫度基本保持一致，有利于均勻的加熱位于托盤(pán)上的襯底，在化學(xué)氣相沉積過(guò)程中，能夠獲得更好的沉積效果，避免了不同區(qū)域由于溫度不同而引起的沉積率不同的問(wèn)題，從而使得沉積均勻，獲得高質(zhì)量的膜層。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)的反應(yīng)腔室的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明第一實(shí)施方式的反應(yīng)腔室的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2中的反應(yīng)腔室的自A-A’處的俯視圖；圖4為本發(fā)明第二實(shí)施方式的反應(yīng)腔室的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明第三實(shí)施方式的反應(yīng)腔室的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式由背景技術(shù)中所記載的內(nèi)容可知，現(xiàn)有技術(shù)的反應(yīng)腔室存在托盤(pán)的溫度分布不一致的問(wèn)題。本發(fā)明的核心思想在于，通過(guò)引入保溫結(jié)構(gòu)，使得托盤(pán)邊緣部分的散熱和熱對(duì)流受到約束，從而避免了邊緣部分的熱量流失。請(qǐng)參考圖2，本發(fā)明提供一種反應(yīng)腔室，包括腔體101、設(shè)置在所述腔體101頂部的噴淋頭102和設(shè)置在所述腔體101底部且與所述噴淋頭102相對(duì)設(shè)置的托盤(pán)103，所述托盤(pán)103用于承載至少一個(gè)襯底106a、106b、106c，以接收從噴淋頭102提供的源氣體進(jìn)行反應(yīng)沉積，所述托盤(pán)103能夠相對(duì)所述噴淋頭101旋轉(zhuǎn)，所述托盤(pán)103下方具有加熱器104，所述托盤(pán)103和加熱器104之間具有間隙。所述反應(yīng)腔室還包括保溫結(jié)構(gòu)105，所述保溫結(jié)構(gòu)105環(huán)繞在所述托盤(pán)103周?chē)?，所述保溫結(jié)構(gòu)105優(yōu)選為保持固定，即不隨托盤(pán)103進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。請(qǐng)參考圖2和圖3，在本實(shí)施方式中，采用的腔體101為空心圓柱，所述托盤(pán)103和所述加熱器104皆為圓盤(pán)形，所述保溫結(jié)構(gòu)105優(yōu)選為圍繞所述托盤(pán)103的環(huán)型結(jié)構(gòu)。在其他可行的實(shí)施方式中，也可以是其他形狀，例如矩形等。為了能夠較佳的保證托盤(pán)103的溫度一致，所述保溫結(jié)構(gòu)105的材料的熱傳導(dǎo)系數(shù)可以是小于所述托盤(pán)103的材料的熱傳導(dǎo)系數(shù)，從而減少所述托盤(pán)103邊緣與溫度較低的腔體101之間的熱交換。此外，還可以使得所述保溫結(jié)構(gòu)105朝向托盤(pán)103 —側(cè)的表面的反射率大于所述托盤(pán)103朝向所述保溫結(jié)構(gòu)105 —側(cè)的表面的反射率，使得所述托盤(pán)邊緣輻射的能量反射回到所述托盤(pán)的邊緣，減少熱量的損失。優(yōu)選的所述保溫結(jié)構(gòu)105的材料的熱傳導(dǎo)系數(shù)可以是小于所述托盤(pán)103的材料的熱傳導(dǎo)系數(shù)，且所述保溫結(jié)構(gòu)105朝向托盤(pán)103 —側(cè)的表面的反射率大于所述托盤(pán)103朝向所述保溫結(jié)構(gòu)105 —側(cè)的表面的反射率，用以更好防止托盤(pán)103邊緣部分的熱量散失。在本實(shí)施方式中，所述保溫結(jié)構(gòu)105的材料優(yōu)選為石英，也可以采用陶瓷；為了達(dá)到所述保溫結(jié)構(gòu)105朝向托盤(pán)103 —側(cè)的表面的反射率大于所述托盤(pán)103朝向所述保溫結(jié)構(gòu)105 —側(cè)的表面的反射率，或者進(jìn)一步優(yōu)化所述保溫結(jié)構(gòu)105的反射率，一種可行的方法是將所述保溫結(jié)構(gòu)105朝向托盤(pán)103 —側(cè)的表面制作為鏡面，這能夠獲得較高的反射率，這相比完全依賴材料的改變更加方便和節(jié)省。在本實(shí)施方式中，所述保溫結(jié)構(gòu)105至少部分圍繞所述加熱器104的外圍，優(yōu)選的，所述保溫結(jié)構(gòu)105的高度大于所述托盤(pán)103的厚度，從而使得所述托盤(pán)103全部位于所述保溫結(jié)構(gòu)105所環(huán)繞的區(qū)域中，且加熱器也至少部分位于所述溫結(jié)構(gòu)105所環(huán)繞的區(qū)域中，這可以使得所述加熱器 104能夠直接加熱所述保溫結(jié)構(gòu)105，提高所述保溫結(jié)構(gòu)105的溫度，從而起到更好的保溫效果。所述保溫結(jié)構(gòu)105和所述托盤(pán)103之間構(gòu)成排氣通道107，便于氣體的流通，并在一定程度上減少了氣體流動(dòng)空間，也能夠減少由于氣體流動(dòng)而帶走的熱量。所述保溫結(jié)構(gòu)105優(yōu)選的與腔體101側(cè)壁之間具有間隙，這是由于腔體101側(cè)壁的溫度相比較低，那么保溫結(jié)構(gòu)105不與所述腔體101側(cè)壁直接接觸能夠降低保溫結(jié)構(gòu)105熱散失，避免將腔內(nèi)的熱量傳遞出去，保持所述保溫結(jié)構(gòu)105的溫度。請(qǐng)參考圖4，其為本發(fā)明第二實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖，本實(shí)施方式與第一實(shí)施方式的區(qū)別在于，所述排氣通道107形成于所述保溫結(jié)構(gòu)105與所述腔體101側(cè)壁之間，使得所述噴淋頭102與所述托盤(pán)103之間的氣體排出。優(yōu)選的，所述保溫結(jié)構(gòu)105面向所述噴淋頭102的表面與所述托盤(pán)103面向所述噴淋頭102的表面位于同一平面，優(yōu)選的可進(jìn)一步使得所述保溫結(jié)構(gòu)105的高度等于所述托盤(pán)103的厚度，這可以使得所述托盤(pán)103邊緣部分周?chē)臍饬鲌?chǎng)更加平穩(wěn)，既能夠保證溫度相對(duì)穩(wěn)定，也能夠避免反應(yīng)速率可控性差的情況發(fā)生。所述保溫結(jié)構(gòu)105 與所述托盤(pán)103之間的間隙寬度為0.5 2mm，為了便于托盤(pán)103的旋轉(zhuǎn)，防止所述保溫結(jié)構(gòu)105粗糙的表面與所述托盤(pán)103發(fā)生碰觸，優(yōu)選為所述間隙為f 2mm，這是相對(duì)較小的距離，因此所述托盤(pán)103邊緣部分周?chē)臍饬鲌?chǎng)依然能夠保持平穩(wěn)，反應(yīng)后的氣體從所述保溫結(jié)構(gòu)105與所述腔體101側(cè)壁之間的排氣通道107中通過(guò)。在本實(shí)施方式中，由于所述保溫結(jié)構(gòu)105靠近所述托盤(pán)103，因此獲得了平穩(wěn)的氣流場(chǎng)，從而極大的減少了由于氣體流動(dòng)所帶走的熱量，同時(shí)為了使得所述保溫結(jié)構(gòu)105具有與所述托盤(pán)103相同或者接近(通常是略大于)的溫度，優(yōu)選為使得所述加熱器104的直徑大于所述托盤(pán)103的直徑，從而使得所述加熱器104能夠至少對(duì)所述保溫結(jié)構(gòu)105的一部分進(jìn)行加熱，提高所述保溫結(jié)構(gòu)105的溫度，從而起到更好的保溫效果。請(qǐng)參考圖5，其為本發(fā)明第三實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖，本實(shí)施方式與第二實(shí)施方式的區(qū)別在于，所述保溫結(jié)構(gòu)105與所述腔體101側(cè)壁之間，及所述保溫結(jié)構(gòu)105和所述托盤(pán)103之間皆構(gòu)成排氣通道107。本實(shí)施方式設(shè)置有兩個(gè)排氣通道107，使得靠近腔體101側(cè)壁處溫度相對(duì)較低的氣體從所述保溫結(jié)構(gòu)105與所述腔體101側(cè)壁之間的排氣通道107經(jīng)過(guò)，而托盤(pán)103上方的氣體則從所述保溫結(jié)構(gòu)105和所述托盤(pán)103之間的排氣通道107經(jīng)過(guò)，能有效的降低靠近腔體101側(cè)壁處的氣體與腔內(nèi)中間部分的氣體的對(duì)流，避免過(guò)多的熱交換。由于所述保溫結(jié)構(gòu)105和所述托盤(pán)103之間構(gòu)成排氣通道107，故所述加熱器104的直徑小于等于所述托盤(pán)103的直徑，以便于氣體流通。在上述實(shí)施方式提供的反應(yīng)腔室中，在托盤(pán)103邊緣設(shè)置有保溫結(jié)構(gòu)105，這能夠減少托盤(pán)103邊緣部分的熱量散失，使得托盤(pán)103邊緣部分與中間部分的溫度基本保持一致，使得位于托盤(pán)103邊緣位置的襯底106a和106c能夠獲得所需要的溫度，與位于托盤(pán)103中間位置的襯底106b的溫度相同或者基本相同，即能夠均勻的加熱位于所述托盤(pán)103上的襯底，那么在化學(xué)氣相沉積過(guò)程中，能夠獲得更好的沉積效果，避免了不同區(qū)域由于溫度而引起的諸如沉積率不同、沉積質(zhì)量差或形成雜質(zhì)等問(wèn)題，從而使得沉積均勻，獲得高質(zhì)量的膜層。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包括這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種反應(yīng)腔室，包括腔體、設(shè)置在所述腔體頂部的噴淋頭和設(shè)置在所述腔體底部且與所述噴淋頭相對(duì)設(shè)置的托盤(pán)，所述托盤(pán)下方具有加熱器；其特征在于，所述反應(yīng)腔室還包括保溫結(jié)構(gòu)，所述保溫結(jié)構(gòu)環(huán)繞在所述托盤(pán)周?chē)?br> 2.如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)腔室，其特征在于，所述保溫結(jié)構(gòu)為圍繞所述托盤(pán)的環(huán)型結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求2所述的反應(yīng)腔室，其特征在于，所述保溫結(jié)構(gòu)的材料的熱傳導(dǎo)系數(shù)小于所述托盤(pán)的材料的熱傳導(dǎo)系數(shù)。
4.如權(quán)利要求2所述的反應(yīng)腔室，其特征在于，所述保溫結(jié)構(gòu)朝向托盤(pán)一側(cè)的表面的反射率大于所述托盤(pán)朝向所述保溫結(jié)構(gòu)一側(cè)的表面的反射率。
5.如權(quán)利要求2所述的反應(yīng)腔室，其特征在于，所述保溫結(jié)構(gòu)的材料為石英或陶瓷。
6.如權(quán)利要求2所述的反應(yīng)腔室，其特征在于，所述保溫結(jié)構(gòu)至少部分圍繞所述加熱器的外圍。
7.如權(quán)利要求6所述的反應(yīng)腔室，其特征在于，所述保溫結(jié)構(gòu)的高度大于所述托盤(pán)的厚度。
8.如權(quán)利要求2所述的反應(yīng)腔室，其特征在于，所述噴淋頭與所述托盤(pán)之間的氣體通過(guò)所述保溫結(jié)構(gòu)與所述腔體側(cè)壁之間形成的排氣通道排出。
9.如權(quán)利要求8所述的反應(yīng)腔室，其特征在于，所述保溫結(jié)構(gòu)面向所述噴淋頭的表面與所述托盤(pán)面向所述噴淋頭的表面位于同一平面。
10.如權(quán)利要求9所述的反應(yīng)腔室，其特征在于，所述托盤(pán)能夠相對(duì)所述噴淋頭旋轉(zhuǎn)，所述保溫結(jié)構(gòu)與所述托 盤(pán)之間的間隙為0.5 2mm。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種反應(yīng)腔室。所述反應(yīng)腔室包括腔體、設(shè)置在所述腔體頂部的噴淋頭和設(shè)置在所述腔體底部且與所述噴淋頭相對(duì)設(shè)置的托盤(pán)，所述托盤(pán)下方具有加熱器。所述反應(yīng)腔室還包括保溫結(jié)構(gòu)，所述保溫結(jié)構(gòu)環(huán)繞在所述托盤(pán)周?chē)Ｔ谕斜P(pán)邊緣設(shè)置保溫結(jié)構(gòu)，能夠減少托盤(pán)邊緣部分的熱量散失，使得托盤(pán)邊緣部分與中間部分的溫度基本保持一致，有利于均勻的加熱位于托盤(pán)上的襯底，在化學(xué)氣相沉積過(guò)程中，能夠獲得更好的沉積效果，避免了不同區(qū)域由于溫度不同而引起的沉積率不同的問(wèn)題，從而使得沉積均勻，獲得高質(zhì)量的膜層。
文檔編號(hào)C23C16/44GK103074599SQ20121059283
公開(kāi)日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2012年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月29日
發(fā)明者梁秉文 申請(qǐng)人:光達(dá)光電設(shè)備科技(嘉興)有限公司