[发明专利]托盘装置及结晶膜生长设备

说明书

技术领域

本发明属于结晶膜生长技术领域，具体涉及一种托盘装置以及应用该托盘装置的结晶膜生长设备。

背景技术

目前随着技术的发展，化学气相生长(Chemical Vapor Deposition，简称为CVD)技术已经得到越来越多的应用。特别是其中的金属有机化学气相生长(Metal Organic Chemical Vapor Deposition，简称为MOCVD)技术，因其具有镀膜成分易控、镀膜均匀致密以及附着力好等优点而逐渐成为工业界主要的镀膜技术。所谓MOCVD技术是指，利用金属有机化合物(Metal Organic，简称为MO)作为源物质的一种化学气相生长技术，其原理为使有机金属原料气体、氢化气体或卤化气体进行热分解反应而在气相中使薄膜生长。在实际工艺中，将进行上述CVD反应的设备称为CVD设备；将使用MO气体进行CVD反应的设备称为MOCVD设备。

通常，在进行反应而生长的结晶膜中存在化合物半导体，例如存在GaAs、GaInP、GaN、AlN、SiC等。其中，GaN因其带隙宽度较大被而作为蓝色发光晶体材料备受关注，相应地，使用GaN的蓝色发光二极管(Light Emitting Diode，简称为LED)市场也得到迅速发展。

目前，若要继续扩大LED市场，就必须特别注重制造成本。而在LED的制造过程中，结晶膜生长工序是决定性工序，这样，GaN生长所使用的MOCVD设备的产能就成为一个重要的性能指标。在此，所谓产能，是指单位时间内的可生长片数或者每个批次的处理片数。

通常，当前市售的MOCVD设备包括可旋转的大型托盘，以及配置在大型托盘的同心圆上的若干小型托盘(亦称为承载基片的承载台)，各小型托盘可围绕其旋转轴进行自转，并且其上承载基片。这样，通过将承载在该小型托盘上的基片片数和该小型托盘的配置数量进行组合，就可以一次处理多片基片。例如，图1就示出了这样一种将自转和公转组合的现有MOCVD设备的工艺腔室的剖面图。

如图1所示，MOCVD设备包括工艺腔室117和加热腔室116。在工艺腔室117内设置有可自转的小型托盘101和可公转的大型托盘102，将承载有基片的小型托盘101置于可公转的大型托盘102上，借助于旋转机构112而使基片一边在小型托盘101的带动下自转，一边在大型托盘102的带动下公转。在加热腔室116内设置有感应加热线圈103，以对工艺腔室117内的托盘101和102及其所承载的基片进行加热，本实例中的感应加热的频率可以为8KHz。

图1所示MOCVD设备中的自转和公转的旋转机构112的结构复杂，这给该设备的制造、使用和维护带来了不便。为了避免上述设备构造复杂的问题，本领域技术人员提出了一种仅使托盘公转而不自转的结晶膜生长设备，如发明名称为“薄膜制造设备”、公开号为特开2009-10279的日本专利文献就公开了这样一种MOCVD设备。在该MOCVD设备的工艺腔室内设置有一个托盘，其上放置多片基片，该托盘及其承载的基片仅公转而不自转，通过对气体的流动方向进行控制而使GaN在基片上均匀生长。

尽管上述日本专利文献公开的MOCVD设备的构造已较为简单，然而在实际应用中，因其工艺腔室内仅有一个托盘而使得单次工艺的产能较小，这种情况下，若要在托盘上放置更多的基片以增大产能，则需要加大托盘的承载面积(即，增大托盘的面积)。而托盘面积的增大往往会导致托盘热量散失增多，进而导致为保温而产生的花费增大以及能耗增大；而且，制造大型的托盘，既需要大型的各向同性石墨以及更多的SiC等涂料，又需要增大工艺腔室的体积以容纳它，因而会增大系统制造、运行及维护成本。

为此，如何提供一种成本较低且能承载较多被加工基片的基片承载装置(即，如何以低廉成本提高MOCVD的工艺产能)就成为目前亟待解决的问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种托盘装置及具有该托盘装置的结晶膜生长设备，其能够以较低的成本来增加每次工艺所能处理的基片数量，进而提高产能。

为此，本发明提供一种用于承载被加工基片的托盘装置，其包括多个沿纵向层叠设置的托盘，并且相邻托盘之间具有一定间距。