[发明专利]半导体加工设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体加工设备。

背景技术

半导体加工设备广泛应用于半导体加工领域，在半导体加工过程中，随着加工精度的要求越来越高，晶片表面的温度均匀性越来越受到关注，特别是在LED外延片的加工过程中，为了提升产能，通常采用在一个托盘上放置多个晶片同时进行加工，为了获得良好的工艺一致性，放置在托盘表面的多个晶片的温度应该尽量保持一致，这就要求托盘表面的温度分布应尽可能的均匀。尤其是在LED领域的金属有机化合物化学气相沉积（MOCVD）技术，是利用金属有机化合物进行金属输送的一种化合物半导体气相外延技术。由于MOCVD的化学反应对温度极度敏感，因此对温度均匀性的要求更高。MOCVD设备一般由反应室子系统、气体输运子系统和尾气处理子系统组成，其中反应室子系统是MOCVD设备的核心组件，反应室子系统主要包括托盘、加热装置、进气装置等，目前通常采用在反应室外部设置感应线圈，通过在感应线圈内部通入射频电流，使得在托盘上感应出涡电流，涡电流加热托盘使托盘成为热源，进而对放置在托盘上的基片进行加热。

但是，由于感应加热存在集肤效应，即托盘靠近线圈的外圆周部分的感应电流密度大，发热量大，温度高，而托盘远离线圈的中心区域的感应电流密度小，发热量小，温度低，中心区域的热量补偿主要来自于外圆周的热传导和托盘之间的热辐射，实际补偿效果差。从而导致托盘的温度不均匀，进而影响托盘上的基片温度分布的均匀性，最终可能影响薄膜沉积的均匀性。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种半导体加工设备，所述半导体加工设备可有效提高晶片加热时温度分布的均匀性。

本发明提供的半导体加工设备，包括：室体，所述室体内具有反应腔；第一托盘，所述第一托盘设于所述反应腔内，所述第一托盘上设有承载晶片的片槽；电感线圈，所述电感线圈环绕在所述室体的外周，用于加热所述第一托盘，所述第一托盘由多个子托盘构成，所述子托盘之间存在物理间隙。

本发明提供的半导体加工设备，通过将第一托盘分成彼此之间存在物理间隙的多个子托盘，可有效降低集肤效应对第一托盘的影响，具体地说，电感线圈感应产生的交变涡电流的流经路径为每一个子托盘的外周，从而增加了交变涡电流的流经路径的长度，渗透层深度的总面积也随之增加，从而最大限度地降低集肤效应对第一托盘的影响，提高了第一托盘温度分布的均匀性，降低第一托盘径向的温度分布梯度，进而使位于片槽内的基片升温更加均匀。

进一步，所述多个子托盘沿所述第一托盘的周向均匀布置。

进一步，所述子托盘为四个。

通过将多个子托盘沿第一托盘的周向均匀布置，可以进一步降低集肤效应对第一托盘温度分布均匀性的影响，使第一托盘温度分布更加均匀。

进一步，所述多个子托盘沿所述第一托盘的径向均匀布置。由此，同样可进一步降低集肤效应对第一托盘加热均匀性的影响，提高第一托盘温度分布的均匀性。

进一步，所述半导体加工设备还包括第二托盘，所述第二托盘同轴电绝缘地设置在所述第一托盘下方且所述第二托盘的直径小于所述第一托盘的直径。

通过设置第二托盘，由于集肤效应，第二托盘的边缘温度高于其中心温度，通过将第二托盘的直径设置为小于第一托盘的直径，使得能够通过第二托盘边缘高温度补偿第一托盘的低温度部分，从而使第一托盘温度分布更加均匀。

进一步，所述第一和第二托盘均为圆形盘。

进一步，所述第一托盘设有第一中心孔，所述第二托盘上表面设有中心凸台，所述中心凸台配合在所述第一中心孔内。

进一步，所述中心凸台的上表面与所述第一托盘的上表面平齐。

进一步，所述第一和第二托盘通过螺栓和螺母紧固。由此，方便第一托盘和第二托盘的拆卸和装配。

进一步，所述螺栓和所述螺母由碳化硅材料制成，且所述第一和第二托盘之间通过陶瓷件电绝缘。通过设置陶瓷件，保证第一托盘与第二托盘之间电绝缘，防止第一托盘和第二托盘之间电场导通。

进一步，所述第一托盘为多层，所述多层第一托盘沿所述第一托盘的轴向间隔设置。

进一步，所述半导体加工设备具有中央进气装置，所述中央进气装置沿所述第一托盘的轴向穿过所述多层第一托盘的中心，且所述中央进气装置具有与每层第一托盘对应的气体分布孔。