[实用新型]一种化学气相淀积反应器及反应腔

说明书

技术领域

本发明主要涉及一种用于化学气相淀积的加热装置和一种与所述加热装置相配套的衬底载盘，进一步是指所述加热装置由若干单独测控的扇形加热单元组成，在所述扇形加热单元之间可以放置衬底载盘支撑或反应腔顶盖支撑。使用该加热装置和衬底载盘可以简化大型化学气相淀积反应器的设计和结构，降低制造和使用大型化学气相淀积反应器的成本。该加热装置适用于加热大直径环形或圆形或由若干扇形单元组成的环形或圆形衬底载盘等优点。

背景技术

化学气相淀积通常需要在高温下分解气态反应剂。衬底表面的温度均匀性，可控性和准确性直接影响化学气相淀积材料的均匀性，结构，组成，及其光电特性等。为了提升质量和降低成本，化学气相淀积反应器的结构不断优化，方法不断改进，反应腔的尺寸也不断扩大，对衬底表面的温度均匀性，可控性和准确性提出了越来越高的要求。

一种常用的化学气相淀积加热装置和相配套的衬底载盘如图1a所示，主要包括衬底载盘106a，电阻加热装置126a，反应器底盘113a，以及衬底载盘支撑140a。使用时，所述电阻加热装置126a通过热辐射加热衬底载盘106a到设定的温度。

为了获得均匀的温度分布，电阻加热装置126a通常由外中内几组环状加热区相套组成，特别是外加热区，由于沿径向向外方向的散热较强，使得外加热区相对应的电阻丝温度可达到1500℃～1600℃，大大缩短了外加热区电阻丝的寿命。在不同的化学气相淀积温度下，由于外中内环形加热区之间的相互干扰，使得三者间很难达到合理的功率匹配，在衬底载盘106a表面难以形成均匀的温度分布，达到设定温度的时间较长。随着反应腔尺寸和衬底载盘106a直径的不断增加，所述电阻加热装置126a的功耗不同增加，使得对加热过程的控制越来越困难，制造和使用单一加热装置的成本也越来越高。

另一种常用的化学气相淀积加热装置和相配套的衬底载盘如图1b所示，主要包括衬底载盘106b，射频加热装置126b，反应器底盘113b，以及衬底载盘支撑140b。使用时，所述射频加热装置126b通过将射频耦合到衬底载盘106b，由衬底载盘106b自身发热加热衬底载盘106b到设定的温度。

射频耦合的加热效率比电阻加热效率低约50％，直径约500mm的衬底载盘所消耗的射频功率已超过150KW。为了使射频耦合加热的衬底载盘106b有比较均匀的温度分布，衬底载盘106b必须有一定的厚度。随着反应腔尺寸和衬底载盘106b直径的不断增加，衬底载盘106b的结构越来越复杂，制造和使用成本也越来越高，通过单一射频加热装置126b己难以满足大尺寸衬底载盘106b的加热和控温需求。

很显然，通过单一加热装置无论是热辐射加热还是射频耦合加热大尺寸衬底载盘均存在本质性的缺陷，特别是当反应腔尺寸和衬底载盘直径继续增加时，低效率的射频耦合加热装置所要求的复杂衬底载盘结构，由外中内几组环状加热区相套组成的辐射加热装置已无法满足工业化生产的需求。由于各种配件结构复杂，使得大尺寸单一加热装置有制造和使用成本高，维护维修困难，和控制过程复杂等缺点。

本发明的目的是提供一种克服现在化学气相淀积使用单一加热装置和配套衬底载盘缺点和不足的加热装置和配套衬底载盘，该加热装置和配套衬底载盘具备结构简单，控制方便，和制造使用成本低等优点；本发明的另一个目的是提供一种适用于化学气相淀积的加热装置和配套衬底载盘，该加热装置和配套衬底载盘能有效减少现有化学气相淀积反应器反应腔内由于缺少刚性支撑而导致的衬底载盘在高温下变形和化学气相淀积反应器反应腔顶盖在低压下变形的程度，从而消除所述变形对化学气相淀积过程的影响，弥补常用化学气相淀积反应器反应腔在扩大反应腔尺寸时所受到的在结构等方面的局限。

发明内容

本实用新型提供一种化学气相淀积反应器，包含反应腔，该反应腔包括放置在所述反应腔底盘中央的加热装置；所述加热装置由若干扇形加热单元组成，每个扇形加热单元由各自的温度测量和电源系统来实现独立的加热过程和温度控制，并放置在相对应的加热单元支撑上；所述扇形加热单元水平拼装形成的环形加热装置上方放置有圆形或环形衬底载盘；所述加热单元通过热辐射或射频耦合加热所述衬底载盘。