[发明专利]化学气相沉积的晶片及薄膜温度的控制系统及其方法

说明书

本发明是关于一种化学气相沉积的晶片及薄膜温度的控制系统及其方法。该系统包括：承载盘绕着中心轴旋转，该承载盘包含多个晶片承载器分别承载晶片并进行自转。工艺气体靠近该晶片的第一表面经加热反应形成薄膜沉积在该第一表面上。均热板设置于相对该晶片第一表面的第二表面。一个或多个温度测量器用于获得该均热板相对于该晶片的反面温度。以该反面温度推测该晶片的晶片端温度。本发明可避免晶片端温度的测量受到工艺的干扰。

技术领域

本发明是有关于一种气相沉积系统与其晶片及薄膜温度的控制方法。

背景技术

金属有机化学气相沉积(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition，MOCVD)，其原理是利用承载气体(carrier gas)携带气相反应物，或是前驱物进入装有晶片的腔体中，晶片下方的承载盘(susceptor)以特定加热方式加热晶片及接近晶片的气体使其温度升高，而高温会触发单一或是多种气体间的化学反应式，使通常为气态的反应物被转换为固态的生成物，并沉积在晶片表面上。

在金属有机化学气相沉积的工艺中，晶片端的温度控制，是影响工艺正品率的重要因素。美国专利US2013/0343426揭露一种氮化镓沉积系统的温度控制，其采用双波长非接触式温度感测器测量晶片承载盘上的温度以及晶片的表面温度，并通过特定波长的热辐射信号或是吸收偏移的装置测量多晶过程中薄膜的温度。由于测量的温度区为工艺区，当晶片表面因为尘粒在多晶过程中附着在其表面时，其热辐射信号受尘粒的影响使光信号变弱，导致温度读值低于实际温度。如果以此错误温度进行回授控制，会导致所设定控制的目标温度比原来预期的实际温度高。如此，除了影响工艺正品率，也造成系统加热的温度过高，如超过腔体内部各元件能承受的温度，将损害到反应炉内元件的寿命。

由此可见，上述现有的金属有机化学气相沉积的工艺在使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种化学气相沉积的晶片及薄膜温度的控制系统及其方法，可避免晶片端温度的测量受到工艺的干扰。

本发明的目的是采用以下技术方案来实现的。本发明提供一种化学气相沉积的晶片及薄膜温度的控制系统，包含：承载盘，绕着中心轴旋转；多个晶片承载器，位于该承载盘，每个该晶片承载器承载一个晶片，并进行自转；工艺气体，靠近该晶片的第一表面，经加热反应形成薄膜沉积在该第一表面上；均热板，设置于该晶片第二表面，用于加热该晶片，该第二表面相对于该第一表面；一个或多个温度测量器，设置于接近该第二表面的一侧，用于获得该均热板相对于该晶片的反面温度，并以该反面温度推测该晶片的晶片端温度。

本发明的目的还可采用以下技术措施进一步实现。

较佳的，前述的系统，其中还包含一个或多个晶片端温度测量器，设置于接近该第一表面的一侧，以测量该晶片的该晶片端温度。

较佳的，前述的系统，其中该晶片端温度是该晶片的该第一表面的温度。

较佳的，前述的系统，其中该晶片端温度是该均热板面向该晶片的正面温度。

较佳的，前述的系统，其中该晶片端温度是该薄膜的表面温度。

较佳的，前述的系统，其中是一种晶片朝上的金属有机化学气相沉积系统。

较佳的，前述的系统，其中是一种晶片朝下的金属有机化学气相沉积系统。

较佳的，前述的系统，其中该一个或多个温度测量器为三个远红外线温度测量器，分别测量该均热板相对于该晶片的内圈、中圈，以及外圈反面温度。