[发明专利]一种CVD衬底托盘及其拼接方法

说明书

本发明提供一种CVD衬底托盘，由n个矩形衬底载具和n‑1个条状的卡持部件组成，通过拼接槽进行无缝拼接，通过卡持部连接衬底载具，固定衬底。本发明所述的CVD衬底托盘成本低、强度高、不易变形，可以根据需要调节托盘大小，并可降低托盘整体热应力，避免托盘开裂，减少托盘损坏，另外对于损坏的衬底载具可以及时局部更换，降低托盘成本投入并且利用卡持部件设有预留缝隙，防止沉积过程中“桥接”现象出现。

技术领域

本发明涉及化学气相沉积技术领域，特别涉及用于化学气相沉积工艺的可组装的衬底托盘。

背景技术

CVD技术是化学气相沉积Chemical Vapor Deposition的缩写，化学气相沉积是通过化学反应的方式，利用加热或者等离子激励或光辐射等能源，在反应器内使气态或蒸汽的化学物质在气相或者气固界面上经化学反应形成固态沉积的技术。此项技术大量运用于例如硅、氮化镓等半导体材料的成产过程。

而托盘作为在气相沉积过程中承载衬底的载具，或被设计成仅承载一片衬底的托盘，或被设计成承载多片衬底的托盘。在当今半导体行业竞争日益激烈的情况下，一件托盘上承载多片衬底的单一整体大尺寸托盘为主要选择，其造价十分昂贵。单一固定大尺寸衬底托盘的价格远高于相应拼接数量的小尺寸衬底载具价格，(据悉，1200*800*5mm尺寸托盘仅原料价格即高达10000元/片，而1200*400*5mm尺寸托盘原料价格则为1500元/片)。在实际CVD工艺过程，托盘的安装、拆卸以及衬底的剥离等，极易对衬底托盘造成损坏，特别对于衬底托盘中衬底承载槽的损坏尤为严重。另外，对于高温反应，其工艺过程会使村底托盘内部产生热应力，并发生热膨胀致使单一整体大尺寸衬底托盘更容易发生形变和产生裂纹。以上两种情况均会造成整个衬底托盘报废，导致衬底托盘更换成本非常高。

另外，对于工艺过程中非水平放置的衬底托盘，通常需要对衬底进行固定。例如，公开号为CN104164704A的发明专利公开了一种用于同时处理多片衬底的反应器，该反应器同样包含衬底托盘。该衬底托盘通过肩部固定衬底的带肩螺钉，将多片衬底安装在衬底托盘上。然而，该衬底托盘设计会导致带肩螺钉和衬底之间由于硅沉积而出现桥接现象，桥接时不容易将沉积晶片脱离。

该发明还描述了一种改型之后的衬底托盘，其允许衬底被安装成与衬底托盘的平面成一个小角度。衬底藉由衬底托盘上的小凸缘保持在衬底托盘的凹处，衬底与垂直线的角度约为1至3度(例如，衬底托盘与衬底托盘之间的间隙约为6-10毫米)。该发明不用任何其它连接装置就可以将衬底安装在衬底托盘的凹处，但衬底不能完全固定，很难应用于动态反应器(即具备移动式衬底托盘的反应器)。另外，虽然该发明衬底托盘的结构及其安装形式，可以使相对的衬底表面之间的间距沿工艺气体流动方向递减，补偿沿气体流动方向的气体浓度的减小，但是该设计会使气流在每个承载槽顶部形成空白区域，使小凸缘下方无物料沉积，同时在晶片载盘底端形成涡流，致使衬底沉积不均匀。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供了适用于CVD气相沉积的可组装的托盘，该托盘由衬底载具和卡持部件组成的拼接式设计，可以有效降低高温工艺过程中产生的应力和热膨胀，从而极大地提高托盘的使用寿命。同时，此拼接结构对反应器尺寸要求宽松，可以根据反应器大小及产量调节托盘的大小，并且可以在单一衬底载具损坏时进行局部更换，从而降低托盘的成本投入。值得注意的是，本发明所设计的卡持部件可以将衬底完全固定在衬底载具上，可同时适用于静、动态反应器，并且不会产生桥接现象，易于衬底的装载和卸载。本发明尤其适用于组建大型托盘，满足大规模、低成本生产要求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：一种CVD衬底托盘由n个衬底载具和n-1个卡持部件组成：所述衬底载具为矩形；所述衬底载具上设置承载槽；所述卡持部件为条状；位于衬底载具顶部具有用于固定的挂孔。

其中，所述承载槽为正方形、长方形、五边形、六边形、圆形，其中优选正方形。承载槽用于放置衬底，并且承载槽深度不大于衬底的厚度，以防止工艺气体在衬底面上产生空白区和涡流，形成均匀的沉积层。