[发明专利]一种加热装置、加热方法及半导体加工设备

说明书

技术领域

本发明属于等离子体加工设备领域，涉及一种加热装置、加热方法及半导体加工设备。

背景技术

MOCVD(金属有机化合物化学气相沉积)技术是利用金属有机化合物进行金属输运的一种化合物半导体气相外延技术，其可以在纳米尺度上精确控制外延层的厚度和组分，而且适于批量生产，因此成为当前光电器件的主要生产手段。

在利用MOCVD设备加工光电器件等被加工工件时，放置在反应腔室内不同区域的被加工工件的温度均匀性对于MOCVD设备的加工质量具有及其重要的影响。传统的加热被加工工件的方式有两种：

第一，分区加热方式。采用喷淋头结构反应腔，并将设置在反应腔室内不同区域的电阻丝或电阻片进行分区，控制反应腔室内不同区域的电阻丝或电阻片的加热功率，以使被加工工件均匀受热。

第二，感应加热方式。采用行星式结构反应腔，在反应腔室的外侧设有感应线圈，在反应腔室内设有由石墨加工而成的大托盘和小托盘，而且在大托盘转动的同时，小托盘可相对于大托盘自转，基片等被加工工件放置在小托盘上，通过大托盘的公转和小托盘的自转可以使放置在小托盘上的被加工工件均匀受热。

虽然上述两种加热方式能够满足设有单托盘的MOCVD设备的加工要求，然而单托盘的MOCVD设备的产能较低，制约了MOCVD设备的加工潜能。为此，相关技术人员开发了立式结构的多托盘MOCVD设备。

图1为立式结构的多托盘MOCVD设备的部分结构图。请参阅图1，MOCVD设备包括反应腔室1，在反应腔室1的内部设有多个用于承载被加工工件的托盘2，多个托盘2在竖直方向排列设置，托盘2是利用石墨制成。在反应腔室1的外侧设有感应线圈3，感应线圈3与中频交流电源连接。感应线圈3产生的交变磁场可使托盘2内部产生涡电流，涡电流使托盘2发热，从而间接地加热放置在托盘2表面的被加工工件。

在实际应用过程中，由于感应线圈3自身的特性，即感应线圈3中部的磁力线分布密集且均匀，而感应线圈3两端的磁力线分布稀疏且不均匀，导致位于反应腔室1两端(靠近感应线圈3的端部)的被加工工件的温度偏低，而且温度的均匀性较差。为了避免因温度不均而对工艺质量的影响，在反应腔室1的两端设置陪片区4，即在靠近反应腔室1两端的托盘2上不放置被加工工件，这必然浪费了反应腔室1的空间，不仅浪费能源，而且降低了生产效率。

发明内容

为至少解决上述问题之一，本发明提供一种加热装置、加热方法及半导体加工设备，其可以使感应线圈的端部和中部的磁场均匀分布，从而使位于感应线圈端部和中部的被加工工件能够均匀受热，进而提高半导体加工设备的加工效率。

解决上述技术问题的所采用的技术方案是提供一种加热装置，包括感应线圈和与所述感应线圈连接的功率源，所述感应线圈包括三个以上纵向同轴且间隔放置的子线圈，在所述感应线圈与所述功率源之间设有用于调节所述子线圈输出功率的功率调节器，以调节所述感应线圈的端部和中部的电流。

其中，所述功率调节器包括功率调节网络、驱动装置以及控制器，其中，所述控制器用于提供所述子线圈的功率调节量；所述驱动装置根据所述功率调节量提供相应的驱动力；所述功率调节网络对所述子线圈的功率进行调节。

其中，所述功率调节网络包括两个输出端，其中一个输出端与位于所述感应线圈中部的所述子线圈连接，另一个输出端与位于所述感应线圈端部的所述子线圈连接。

其中，所述功率调节网络包括与所述子线圈数量对应的输出端，每个所述输出端分别与一所述子线圈连接，所述功率调节网络对所述子线圈进行单独控制。

其中，所述功率调节网络由可变电容或可变电感组成。

本发明还提供一种加热方法，包括以下步骤：将三个以上子线圈纵向同轴且间隔放置在一起，从而获得感应线圈；调节所述子线圈的输出功率，以调节所述感应线圈的端部和中部的电流。

其中，调节所述子线圈的输出功率的步骤包括：获取感应线圈中所述子线圈的功率调节量；将所述子线圈的功率调节量传输至驱动装置；所述驱动装置根据所述子线圈的功率调节量调节所述子线圈的输出功率。

其中，所述子线圈的功率调节量通过以下方式获得：获得所述子线圈对应位置处的当前温度；根据所述当前温度获得该子线圈的功率调节量。

其中，通过可变电容或可变电感实现对所述子线圈的功率调节。

本发明还提供一种半导体加工设备，包括反应腔室，在所述反应腔室内设有用于承载被加工工件的托盘，在反应腔室的外侧设有加热装置，所述加热装置采用本发明提供的所述的加热装置。