[发明专利]化学气相沉积装置及其用途

说明书

本申请公开了化学气相沉积装置及其用途。等离子体增强化学气相沉积(PECVD)装置包括配置用于具有基板的晶圆舟(10)的管状室(100)。PECVD装置还包括布置在室外侧并被配置用于借助于辐射来发射热的加热工具(110)、以及用于控制室(100)内部的包括温度和组成的状态的控制器。在这里，加热工具(110)配置用于根据在室内的径向变化剖面来提供辐射，该径向加热剖面包括第一径向区(I)和第二径向区(II)，并且其中在第一径向区(I)中的热通量(F_I)高于在第二径向区中的热通量(F_II)。

发明领域

本发明涉及化学气相沉积装置，其包括卧式管状室并设置有底侧和顶侧及轴向方向，该管状室配置用于沿轴向方向布置支承多个基板的基座，该管状室设置有用于使在气相中的化合物进入室内的至少一个进口并设置有入口，基座可通过该入口进入室内和从室移除，所述轴向方向实质上平行于基座进入室内和从室移除所沿着的方向。化学气相沉积装置还包括布置在室外侧并被配置用于通过辐射来发射热的加热工具以及用于控制室内部的状态(包括温度和组成)的控制器。

本发明还涉及化学气相沉积装置和用于支承多个基板的基座的系统。

本发明还涉及这种化学气相沉积装置和这种系统的使用。

发明背景

化学气相沉积装置通常用在诸如集成电路和太阳能电池的半导体器件的制造中。在这里，在气相中的化合物被引入室中，并通过化学反应在基板上形成薄的固体膜。前体化合物的化学反应可能出现在气相中和基板上。可通过热(热CVD)、较高频率辐射(诸如UV(光辅助CVD)或等离子体(等离子体增强CVD))来促进或引发反应。

化学气相沉积中的要求之一在于基板上的温度实质上是均匀的。在基板之间的温度变化可能导致沉积中的均匀性的缺乏。在基板上的温度变化可能导致应力，其可能引起显著的位错运动或滑动。此外，通过辐射将热提供到室中。此外，可以利用高强度灯，例如，诸如钨-卤化物灯、RF感应线圈等。基座(也被称为晶圆舟)常常首先变暖，并且它又通过传导、辐射和常规热传递的组合来加热基板。然而，人们还可以直接加热基板。

US4,284,867解决了在加热基板时的不均匀性的一些问题，特别是在管状室中的太阳能电池的生产的背景中。在这里，能量的一部分引起基座加热基板，并且从射频(R.F.)感应线圈辐射的能量的其余部分被引导离开室。然后借助于具有设计成将重定向的能量聚焦在室上的凹面配置的金属红外反射器来重定向该热的一部分。其目的是防止在单个基板上的温度差异，因为基板在其两个主表面上同时被加热，即通过从基座到第一表面的传导和辐射以及借助于在第二相对的表面上的重定向的辐射。

然而，US4,284,867中的解决方案基于相对小的基板的基座设计而出现，其中第一表面被支撑。目前，用于太阳能电池的基板具有6×6英寸(15×15cm)的尺寸。这些基板不在一侧上被支承。相反，它们通常布置在机架中，其中仅基板的一些边缘与基座直接接触。这特别适用于在相增强化学气相沉积(PECVD)中使用的基座或舟。更特别地，在使用管式反应器的PECVD的一个实施例中，借助于被体现为导电板的电极在基板周围产生成等离子体。这些板是基座的一部分，并且基板存在于用作具有相反极性的电极的第一和第二板之间。由于在电极上的电压的施加，气相化合物在基板周围被电离。因此，在US4,284,867中提出的解决方案没有什么意义，因为基板的第一表面相对于基座的布置与第二表面没有不同。

US5,128,515公开了在开始段落中限定的类型的化学气相沉积装置，其中，加热工具被配置用于根据管状室内的角度变化的剖面来提供辐射，该角加热剖面包括第一和第二角区，并且其中在第一角区中的热通量高于在第二角区中的热通量，并且其中第一角区包括来自室的底侧的区域。这被完成，以便补偿由晶圆舟和叉状物屏蔽的辐射热损失量，该叉状物用于插入管状室的晶圆舟和从管状室的移除晶舟。该晶圆舟设置有传统的船形，包括底部和外侧壁，其中单独晶圆可以定位成在相对的侧壁之间平行于彼此。