本發(fā)明涉及半導(dǎo)體加工技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種半導(dǎo)體加工設(shè)備。

背景技術(shù)：

化學(xué)氣相沉積外延生長(zhǎng)的基本原理是將反應(yīng)氣體輸送到反應(yīng)腔室內(nèi)，并通過(guò)加熱等方式使反應(yīng)氣體在襯底表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，獲得的生長(zhǎng)原子淀積在襯底表面上，并生長(zhǎng)形成單晶層薄膜?；瘜W(xué)氣相沉積對(duì)溫度場(chǎng)十分敏感，反應(yīng)腔室內(nèi)的溫度及溫度均勻性直接影響工藝結(jié)果，因此，對(duì)反應(yīng)腔室的溫度控制至關(guān)重要?，F(xiàn)階段，電磁感應(yīng)加熱因加熱區(qū)域大、調(diào)節(jié)方便等特點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用。

現(xiàn)有的半導(dǎo)體加工設(shè)備包括反應(yīng)腔室，在該反應(yīng)腔室內(nèi)設(shè)置有用于承載晶片的石墨托盤，且在反應(yīng)腔室內(nèi)，位于該石墨托盤的上方或下方上方設(shè)置有感應(yīng)線圈，該感應(yīng)線圈為平面線圈，且與低頻感應(yīng)電源電連接，用以產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，該交變磁場(chǎng)使得石墨托盤發(fā)熱，從而間接加熱晶片。

但是，在實(shí)際應(yīng)用中，由感應(yīng)線圈形成的溫度場(chǎng)并不均勻，導(dǎo)致石墨托盤中，在靠近感應(yīng)線圈的軸心位置處產(chǎn)生的感應(yīng)電流密度與遠(yuǎn)離感應(yīng)線圈的軸心位置處產(chǎn)生的感應(yīng)電流密度存在差異，從而造成石墨托盤的溫度分布不均勻，進(jìn)而對(duì)晶片工藝結(jié)果造成影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題之一，提出了一種半導(dǎo)體加工設(shè)備，其可以對(duì)由感應(yīng)線圈形成的溫度場(chǎng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而可以提高石墨托盤的溫度均勻性。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的而提供一種半導(dǎo)體加工設(shè)備，包括反應(yīng)腔 室和感應(yīng)線圈，在所述反應(yīng)腔室內(nèi)設(shè)置有用于承載晶片的石墨托盤；所述感應(yīng)線圈設(shè)置在所述反應(yīng)腔室內(nèi)，且位于所述石墨托盤的上方或者下方，并且所述感應(yīng)線圈為平面線圈，用以采用感應(yīng)加熱的方式加熱所述石墨托盤，還包括外線圈和高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，其中，所述外線圈環(huán)繞設(shè)置在所述感應(yīng)線圈的外圍，用于在形成回路時(shí)，產(chǎn)生與所述感應(yīng)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相反的感應(yīng)磁場(chǎng)；所述高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)用于調(diào)節(jié)所述外線圈相對(duì)于所述感應(yīng)線圈的高度。

優(yōu)選的，所述高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括多個(gè)支撐柱、支撐環(huán)和驅(qū)動(dòng)裝置，其中，所述支撐環(huán)的軸線與所述感應(yīng)線圈的軸線相互平行；所述多個(gè)支撐柱設(shè)置在所述支撐環(huán)上，且沿所述外線圈的周向均勻分布，用以支撐所述外線圈；所述驅(qū)動(dòng)裝置用于驅(qū)動(dòng)所述支撐環(huán)上升或下降。

優(yōu)選的，所述驅(qū)動(dòng)裝置為一個(gè)或多個(gè)，且多個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置沿所述外線圈的周向間隔設(shè)置。

優(yōu)選的，所述多個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置沿所述外線圈的周向?qū)ΨQ分布。

優(yōu)選的，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括氣缸或者電機(jī)。

優(yōu)選的，還包括通斷裝置，所述通斷裝置用于接通或斷開所述外線圈的兩個(gè)端部。

優(yōu)選的，所述通斷裝置包括兩個(gè)電極、連接棒、支撐件和升降裝置，其中，所述兩個(gè)電極相對(duì)設(shè)置，且分別與所述外線圈的兩個(gè)端部連接，并且在所述兩個(gè)電極彼此相對(duì)的表面上設(shè)置有槽部；所述連接棒位于所述兩個(gè)電極之間，且所述連接棒的兩個(gè)端部分別搭置在所述兩個(gè)電極的槽部底面上，并且所述端部的側(cè)面與所述槽部的側(cè)面之間具有間隙；所述升降裝置用于驅(qū)動(dòng)所述支撐件上升，直至所述支撐件頂起所述連接棒，以使所述連接棒的兩個(gè)端部與所述兩個(gè)電極的槽部底面相分離；或者，驅(qū)動(dòng)所述支撐件下降至低于所述兩個(gè)電極的槽部底面的位置處，以使所述連接棒的兩個(gè)端部在重力作用下下落至所述電極的槽部底面上。

優(yōu)選的，所述升降裝置包括氣缸或者升降電機(jī)。

優(yōu)選的，所述外線圈的匝數(shù)為單匝或者多匝，且多匝的所述外 線圈為平面線圈。

本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明提供的半導(dǎo)體加工設(shè)備，其通過(guò)利用環(huán)繞設(shè)置在感應(yīng)線圈外圍的外線圈在其形成回路時(shí)，產(chǎn)生與感應(yīng)線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相反的感應(yīng)磁場(chǎng)，可以在需要時(shí)降低感應(yīng)線圈上方遠(yuǎn)離其軸心位置處的感應(yīng)電流密度，從而可以對(duì)由感應(yīng)線圈形成的溫度場(chǎng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而可以提高石墨托盤的溫度均勻性。此外，借助高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，可以在由感應(yīng)線圈產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)發(fā)生變化(感應(yīng)線圈的高度發(fā)生變化)時(shí)，調(diào)節(jié)外線圈相對(duì)于感應(yīng)線圈的高度，以確保外線圈的調(diào)節(jié)作用不會(huì)減弱，從而可以提高外線圈的調(diào)節(jié)靈活性。

附圖說(shuō)明

圖1A為本發(fā)明實(shí)施例提供的半導(dǎo)體加工設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖1B為本發(fā)明實(shí)施例中感應(yīng)線圈和外形圈的俯視圖；

圖2A為本發(fā)明實(shí)施例采用的高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2B為本發(fā)明實(shí)施例采用的高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的側(cè)視圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例采用的通斷裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；以及

圖4為不同狀態(tài)下的溫度均勻性曲線對(duì)比圖。

具體實(shí)施方式

為使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖來(lái)對(duì)本發(fā)明提供的半導(dǎo)體加工設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)描述。

圖1A為本發(fā)明實(shí)施例提供的半導(dǎo)體加工設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。圖1B為本發(fā)明實(shí)施例中感應(yīng)線圈和外形圈的俯視圖。請(qǐng)一并參閱圖1A和圖1B，半導(dǎo)體加工設(shè)備包括反應(yīng)腔室100、感應(yīng)線圈2、外線圈1及高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(圖中未示出)。其中，在該反應(yīng)腔室100內(nèi)設(shè)置有用于承載晶片3的石墨托盤200；感應(yīng)線圈2設(shè)置在反應(yīng)腔室100內(nèi)，且位于該石墨托盤200的下方。并且感應(yīng)線圈2為平面線圈，通過(guò)利用低頻感應(yīng)電源向感應(yīng)線圈2通入交變電流，可以產(chǎn)生交變的電磁場(chǎng)，當(dāng)電磁場(chǎng)作用在石墨托盤200上時(shí)，可以使石墨托盤200發(fā)熱， 從而起到間接加熱晶片3的作用。

外線圈1環(huán)繞設(shè)置在感應(yīng)線圈2的外圍，用于在形成回路時(shí)，產(chǎn)生與感應(yīng)線圈2產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相反的感應(yīng)磁場(chǎng)，該感應(yīng)磁場(chǎng)可以降低感應(yīng)線圈2上方遠(yuǎn)離其軸心位置處的感應(yīng)電流密度，從而可以對(duì)由感應(yīng)線圈2形成的溫度場(chǎng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而可以提高石墨托盤的溫度均勻性。在本實(shí)施例中，外線圈1為單匝線圈，且其形狀為多邊形，并且具有兩個(gè)端部(11，12)。當(dāng)兩個(gè)端部(11，12)接通時(shí)，外線圈1形成回路，在由感應(yīng)線圈2產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)的作用下，外形圈1回路中形成的感應(yīng)電流會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)磁場(chǎng)，且磁場(chǎng)方向與感應(yīng)線圈產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)方向相反，從而可以起到削弱感應(yīng)線圈2上方遠(yuǎn)離其軸心位置處的磁場(chǎng)強(qiáng)度的作用。當(dāng)兩個(gè)端部(11，12)斷開時(shí)，外線圈1不會(huì)對(duì)感應(yīng)線圈2產(chǎn)生任何影響。在實(shí)際應(yīng)用中，外線圈1還可以為諸如圓環(huán)、橢圓環(huán)等的其他任意結(jié)構(gòu)。

一般來(lái)說(shuō)，僅靠感應(yīng)線圈2所產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)無(wú)法獲得較為均勻的溫度場(chǎng)，對(duì)工藝結(jié)果存在影響。外線圈1的存在是為了使溫度場(chǎng)更加均勻，高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步使外線圈1對(duì)溫度場(chǎng)的調(diào)節(jié)控制作用更加精準(zhǔn)及穩(wěn)定。

高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)用于調(diào)節(jié)外線圈1相對(duì)于感應(yīng)線圈2的高度，從而可以在由感應(yīng)線圈產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)發(fā)生變化(感應(yīng)線圈的高度發(fā)生變化)時(shí)，確保外線圈的調(diào)節(jié)作用不會(huì)減弱，從而可以提高外線圈的調(diào)節(jié)靈活性。具體地，圖2A為本發(fā)明實(shí)施例采用的外線圈的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2B為本發(fā)明實(shí)施例采用的外線圈的側(cè)視圖。請(qǐng)一并參閱圖2A和圖2B，高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括多個(gè)支撐柱21、支撐環(huán)22及驅(qū)動(dòng)裝置23。其中，支撐環(huán)22的軸線與感應(yīng)線圈2的軸線相互平行，這可以保證外線圈1所在水平面與感應(yīng)線圈2所在水平面相互平行，從而當(dāng)由感應(yīng)線圈2產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)和由外線圈1產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)相互作用時(shí)，可以避免出現(xiàn)因二者距離不等而造成的調(diào)節(jié)偏差，從而可以提高外線圈的調(diào)節(jié)精度。

支撐柱21設(shè)置在支撐環(huán)22上，且沿外線圈1的周向均勻分布，用于對(duì)外線圈1起到支撐作用。驅(qū)動(dòng)裝置23用于驅(qū)動(dòng)支撐環(huán)22上升 或下降，從而帶動(dòng)外線圈1相對(duì)于感應(yīng)線圈2上升或下降。在本實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)裝置23為一個(gè)，但是本發(fā)明并不局限于此，在實(shí)際應(yīng)用中，優(yōu)選的，為了使外線圈能夠更穩(wěn)定地升降，驅(qū)動(dòng)裝置可以設(shè)置為多個(gè)，且沿外線圈的周向間隔設(shè)置。進(jìn)一步優(yōu)選的，多個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置沿外線圈的周向?qū)ΨQ分布，以保證外線圈在上升或下降時(shí)，始終保持水平，即保證外線圈1所在水平面與感應(yīng)線圈2所在水平面相互平行。在實(shí)際應(yīng)用中，驅(qū)動(dòng)裝置可以為氣缸或者升降電機(jī)。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例采用的通斷裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。請(qǐng)參閱圖3，半導(dǎo)體加工設(shè)備還包括通斷裝置，該通斷裝置用于接通或斷開外線圈1的兩個(gè)端部(11，12)。在本實(shí)施例中，通斷裝置采用機(jī)械方式實(shí)現(xiàn)外線圈1的兩個(gè)端部(11，12)的接通或斷開，該機(jī)械方式不僅可以降低設(shè)備成本，而且維護(hù)簡(jiǎn)單。具體地，通斷裝置包括兩個(gè)電極(31，32)、連接棒33、支撐件34及升降裝置35。其中，兩個(gè)電極(31，32)豎直、且相對(duì)設(shè)置，并且采用條狀結(jié)構(gòu)。兩個(gè)電極(31，32)分布與外線圈1的兩個(gè)端部(11，12)連接，并且在兩個(gè)電極(31，32)彼此相對(duì)的表面上設(shè)置由兩個(gè)槽部(311，321)，兩個(gè)槽部(311，321)的形狀和尺寸相同，均為矩形。連接棒33水平設(shè)置在兩個(gè)電極(31，32)之間，且連接棒33的兩個(gè)端部分別搭置在兩個(gè)槽部(311，321)的底面上，并且連接棒33的各個(gè)端部的側(cè)面與各個(gè)槽部的側(cè)面之間具有間隙，即，連接棒33的各個(gè)端部?jī)H與槽部的底面相接觸。

升降裝置35用于驅(qū)動(dòng)支撐件34上升，直至支撐件34頂起連接棒33，以使連接棒33的兩個(gè)端部與兩個(gè)槽部(311，321)的底面相互分離，此時(shí)連接棒33的各個(gè)端部與槽部完全不接觸，從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)電極(31，32)斷開，進(jìn)而使外線圈1形成回路?；蛘撸笛b置35驅(qū)動(dòng)支撐件34下降至低于兩個(gè)槽部(311，321)底面的位置處，以使連接棒33的兩個(gè)端部在自身重力的作用下，下落至兩個(gè)槽部(311，321)的底面上，從而實(shí)現(xiàn)兩個(gè)電極(31，32)連通，進(jìn)而斷開外線圈1的回路。升降裝置35可以為氣缸或者電機(jī)。

在實(shí)際應(yīng)用中，升降裝置35的行程應(yīng)大于外線圈的可調(diào)節(jié)高度，以確保外線圈1移動(dòng)至任意高度處，連接棒33均能夠不與支撐件34 接觸。在此前提下，首先使用高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)對(duì)外線圈的高度進(jìn)行調(diào)節(jié)，待將外線圈的高度調(diào)節(jié)至所需位置后，連接棒33的高度也隨之固定，然后使用通斷裝置對(duì)外線圈通斷狀態(tài)的精準(zhǔn)控制，從而可以實(shí)現(xiàn)外線圈對(duì)感應(yīng)線圈的磁場(chǎng)進(jìn)行更為精準(zhǔn)的調(diào)節(jié)功能。

圖4為不同狀態(tài)下的溫度均勻性曲線對(duì)比圖。如圖4所示，橫軸表示高溫計(jì)采樣點(diǎn)(8個(gè)不同位置處的采樣點(diǎn))，縱軸表示溫度(單位為℃)，其中，曲線1為外線圈斷開、感應(yīng)線圈處于原始高度時(shí)的溫度均勻性曲線；曲線2為外線圈閉合、感應(yīng)線圈處于原始高度時(shí)的溫度均勻性曲線；曲線3為外線圈閉合、感應(yīng)線圈處于調(diào)整后高度時(shí)的溫度均勻性曲線。對(duì)比曲線1和曲線2可知，外線圈閉合后，可以提高溫度場(chǎng)的均勻性。若此時(shí)需要進(jìn)一步提高溫度場(chǎng)的均勻性，可以使用高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)對(duì)外線圈的高度進(jìn)行調(diào)節(jié)。對(duì)比曲線3和曲線2可知，在高度調(diào)整后的外線圈的作用下，溫度場(chǎng)的均勻性得到進(jìn)一步提高。

在進(jìn)行工藝時(shí)，首先，通過(guò)感應(yīng)線圈自身的交變磁場(chǎng)獲得初步均勻的溫度場(chǎng)；然后，根據(jù)溫度均勻性以及工藝表現(xiàn)判斷是否需要開啟外線圈；最后，若開啟外線圈之后，溫度場(chǎng)仍然達(dá)不到均勻性以及工藝指標(biāo)要求，則利用高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)整外線圈與感應(yīng)線圈的相對(duì)高度。

需要說(shuō)明的是，在本實(shí)施例中，外線圈的匝數(shù)為單匝，但是本發(fā)明并不局限于此，在實(shí)際應(yīng)用中，外線圈的匝數(shù)可以根據(jù)所需的感應(yīng)磁場(chǎng)的強(qiáng)度大小設(shè)計(jì)為多匝，且多匝的外線圈仍為平面線圈。

還需要說(shuō)明的是，在本實(shí)施例中，感應(yīng)線圈2、外線圈1及高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)均設(shè)置在石墨托盤200的下方，但是本發(fā)明并不局限于此，在實(shí)際應(yīng)用中，感應(yīng)線圈、外線圈及高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)還可以設(shè)置在石墨托盤的上方，同樣可以起到加熱石墨托盤的作用。

作為另一個(gè)技術(shù)方案，本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體加工設(shè)備，包括反應(yīng)腔室和半導(dǎo)體加工設(shè)備，其中，在反應(yīng)腔室內(nèi)設(shè)置有用于承載晶片的石墨托盤，半導(dǎo)體加工設(shè)備用于采用感應(yīng)加熱的方式加熱石墨托盤，從而間接加熱晶片。該半導(dǎo)體加工設(shè)備采用本發(fā)明實(shí)施例提供的上述半導(dǎo)體加工設(shè)備。

本發(fā)明實(shí)施例提供的半導(dǎo)體加工設(shè)備，其通過(guò)采用本發(fā)明實(shí)施 例提供的上述半導(dǎo)體加工設(shè)備，可以提高石墨托盤的溫度均勻性，從而可以提高工藝均勻性。

可以理解的是，以上實(shí)施方式僅僅是為了說(shuō)明本發(fā)明的原理而采用的示例性實(shí)施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。