[发明专利]反应腔室及等离子体加工设备

说明书

技术领域

本发明属于半导体设备制造领域，具体涉及一种反应腔室及等离子体加工设备。

背景技术

金属有机化学气相沉积（Metal-organic Chemical Vapor Deposition，以下简称MOCVD）是在气相外延生长的基础上发展起来的一种新型气相生长技术，其可以精确控制外延层的厚度和组分，是目前生产光电器件的关键技术。

目前，为了大幅度地增加MOCVD设备的产能，通常采用立式结构的MOCVD设备。图1为现有的立式MOCVD设备的结构简图。请参阅图1，MOCVD设备包括反应腔室10，在反应腔室10内沿其竖直方向间隔设置有多层托盘（1～6），用于承载被加工工件；在反应腔室10内还设置有中央进气管12，中央进气管12沿竖直方向贯穿每层托盘，中央进气管12用于向每层托盘输送工艺气体，以使工艺气体与置于托盘上的被加工工件反应，从而在被加工工件的上表面形成工艺所需的薄膜；并且，在反应腔室10的底部设置有排气口（图中未示出），用于将反应腔室10内的未反应的工艺气体以及反应后的废气排出反应腔室10。此外，在反应腔室10的外周壁的外侧环绕设置有加热线圈11，且加热线圈11沿着反应腔室10的竖直方向的距离与多层托盘的距离相对应，加热线圈11与交流电源（图中未示出）电连接，交流电源在对应于加热线圈11的区域内产生交变磁场，这使得托盘在交变磁场下其内部感应出能够产生热量的涡电流，从而间接地将承载在托盘上的被加工工件加热至工艺所需的温度。

然而，上述MOCVD设备在实际应用中不可避免地存在以下问题，即：由于最上层托盘与反应腔室10的顶壁之间的空间相对其他相邻两层托盘之间的空间很大，使得最上层的托盘的热量比其他托盘的散热更快、热损耗更多；并且，由于最下层托盘靠近排气口，且靠近排气口的区域内的气体流动快，使得最下层托盘的热量在气体流动过程中容易被带走，往往造成靠近最上层和靠近最下层托盘的温度低于位于二者之间托盘的温度，因而造成反应腔室10竖直方向上的托盘（1～6）的温度不均匀，从而导致工艺质量差和良品率低。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题，提供了一种反应腔室及等离子体加工设备，其可以提高反应腔室竖直方向上托盘温度的均匀性，从而可以提高工艺质量和良品率。

本发明提供一种反应腔室，其包括多层托盘和加热装置，其中，所述多层托盘设置在所述反应腔室内，且沿其竖直方向间隔设置，用以承载被加工工件；所述加热装置包括感应线圈和与之电连接的交流电源，用以采用感应加热的方式加热托盘，从而间接加热被加工工件，所述感应线圈包括主线圈和至少一个辅助线圈，其中所述主线圈螺旋缠绕在所述反应腔室的侧壁外侧，形成对应于所述反应腔室竖直方向上不同区域的多个加热线圈分组，在每个所述反应腔室竖直方向上不同区域内包含至少一层所述托盘；每个所述辅助线圈位于所述主线圈的外侧，并且所述辅助线圈根据所述反应腔室竖直方向上不同区域的温度需求，与对应于所述反应腔室竖直方向上相应区域的加热线圈分组并联。

其中，所述加热装置还包括通断开关，所述通断开关的数量与所述辅助线圈的数量相对应，并且每个所述通断开关用于接通或断开所述辅助线圈和与之并联的所述加热线圈分组。

其中，所述主线圈包括对应于所述反应腔室竖直方向上的上层区域、中间区域和下层区域的三个加热线圈分组，并且所述辅助线圈与对应于所述反应腔室的中间区域的加热线圈分组并联。

其中，所述加热装置还包括检测单元和控制单元，其中所述检测单元用于分别检测位于所述反应腔室的上层区域、中间区域和下层区域内托盘的温度，并将其发送至所述控制单元；所述控制单元用于基于所述温度判断位于所述中间区域内托盘的温度是否高于位于上层区域和/或下层区域内托盘的温度，且判断二者的温度差是否超出预定阈值，若是，则控制所述通断开关接通所述反应腔室的中间区域的加热线圈分组和与之并联的所述辅助线圈；若否，则控制所述通断开关断开所述反应腔室的中间区域的加热线圈分组和与之并联的所述辅助线圈。

其中，对应于每个所述加热线圈分组，所述辅助线圈的数量为多个，每个所述辅助线圈与所述加热线圈分组并联，且螺旋缠绕在所述加热线圈分组的外侧，并且多个所述辅助线圈沿着所述反应腔室的径向相互嵌套。

其中，对应于每个所述加热线圈分组，所述辅助线圈的数量为多个，每个所述辅助线圈与所述加热线圈分组并联，并且多个所述辅助线圈沿所述加热线圈分组的周向间隔且均匀设置。

其中，所述检测单元的数量与所述反应腔室竖直方向上的不同区域的数量对应。