[发明专利]反应腔室及外延生长设备

说明书

技术领域

本发明涉及微电子加工技术领域，具体地，涉及一种反应腔室及外延生长设备。

背景技术

采用金属有机化合物化学气相沉积（Metal Organic Chemical Vapor Deposition，以下简称MOCVD）设备制备薄膜的原理是将Ⅱ或Ⅲ族金属有机化合物与Ⅳ或Ⅴ族元素的氢化物相混合后通入反应腔室，混合后的气体在加热的衬底表面发生热分解反应，并在衬底表面外延生长形成薄膜。

典型的MOCVD设备包括反应系统、气体输送系统以及尾气处理系统。图1为MOCVD设备中反应系统的结构简图。请参阅图1，MOCVD设备包括反应腔室1，在反应腔室1内设置有沿竖直方向间隔设置的多个由石墨等耐高温的磁导体材料制作的托盘2，用以承载被加工工件；而且，在反应腔室1的侧壁外侧缠绕有感应线圈3，其缠绕方式具体为：沿竖直方向呈螺旋状缠绕在反应腔室1的侧壁外侧，如图2所示，并且，感应线圈与交流电源（图中未示出）连接，当感应线圈3内通入交变流电时，其在反应腔室1内产生交变磁场，从而在托盘2内将感应出交变的涡电流，涡电流将托盘2加热，进而间接地将置于托盘2上的被加工工件加热至工艺所需的温度。

在使用感应线圈加热被加工工件的过程中，由于感应加热的集肤效应，交变磁场的分布如图2中的阴影区域4所示，交变磁场的分布主要集中在各层托盘2的边缘区域，导致托盘2边缘区域感应出的涡电流的分布密度大于在中心区域感应出的涡电流的分布密度，这使得托盘2边缘区域产生的热量比中心区域产生的热量多，从而导致托盘2边缘区域的温度高于中心区域的温度，进而导致被加工工件边缘区域与中心区域之间存在温差，降低了工艺的均匀性。

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，提出了一种反应腔室及外延生长设备，其可以在对设置于反应腔室中的托盘进行加热，并使每个托盘上的各个区域具有均匀的温度，以提高工艺的均匀性。

为实现本发明的目的而提供一种反应腔室，包括设置在其内的多个托盘，以及环绕在所述反应腔室的外周壁上的感应线圈，其中，所述多个托盘采用磁导体材料制作，且沿竖直方向间隔设置，用以承载被加工工件；所述感应线圈与交流电源连接，用以采用感应加热的方式加热所述托盘，其特征在于，所述感应线圈包括至少两个彼此独立的子线圈，且沿所述反应腔室的周向排列；所述交流电源的数量与所述子线圈的数量相对应，且二者一一对应地电连接，通过独立控制每个所述交流电源向与之对应的所述子线圈提供的交变电流的相位和/或大小，使由各个子线圈产生的交变磁场相互作用，以使每个托盘各个区域的温度趋于均匀。

其中，每个所述子线圈为在一弧面内螺旋缠绕的弧面线圈，并且所述弧面和与之相对的所述反应腔室的外周壁的弧面相对应。

其中，所述至少两个子线圈的形状和大小完全相同。

其中，在所述反应腔室的外周壁上，且位于每个所述子线圈中的相邻两匝线圈之间设置有至少一个绝缘柱，用以支撑所述子线圈，并隔离相邻的两匝线圈。

其中，所述绝缘柱包括金属柱，在所述金属柱的外表面上设置有绝缘层。

其中，所述反应腔室还包括测温单元，用以测量每个托盘各个区域的温度；根据每个托盘各个区域的温度而获得每个所述交流电源向与之对应的所述子线圈提供的交变电流的相位和/或大小，以使每个托盘各个区域的温度趋于均匀。

其中，所述测温单元包括数量与所述托盘相对应的红外温度传感器，并且所述红外温度传感器一一对应地设置在所述托盘的斜上方，用以测量所述托盘各个区域的温度。

其中，所述反应腔室还包括控制单元，所述控制单元用于接收分别由每个所述红外温度传感器发送而来的温度信号，并根据该温度信号调节相应的所述交变电源输出的交变电流的相位和/或大小。

其中，所述反应腔室还包括存储单元，所述存储单元用于预先存储加热时间、每个托盘各个区域的温度之差以及每个所述交流电源向与之对应的所述子线圈提供的交变电流的相位和/或大小之间的对应关系；所述控制单元接收分别由每个所述红外温度传感器发送而来的温度信号，并读取所述存储单元中当前加热时间，与该温度信号相对应的每个所述交流电源向与之对应的所述子线圈提供的交变电流的相位和/或大小，且控制各个所述交变电源输出与之相同相位和/或大小的交变电流。

作为另一个技术方案，本发明还提供一种外延生长设备，包括反应腔室，所述反应腔室采用了本发明提供的上述反应腔室。

本发明具有以下有益效果：