[发明专利]反应腔室以及等离子体加工设备

说明书

技术领域

本发明涉及微电子加工技术领域，具体地，涉及一种反应腔室以及等离子体加工设备。

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。

图1为MOCVD设备的结构示意图。请参阅图1，MOCVD设备包括由外石英管16、上法兰10和下法兰17形成的反应腔室1。其中，在反应腔室1中设置有沿竖直方向间隔设置的多层托盘11，每层托盘11上承载有多个衬底片13。而且，在反应腔室1内的中心位置处设置有自下而上贯穿多层托盘11的进气装置12，该进气装置12的工艺气体进气口121位于相邻的两层托盘11之间，用以沿水平方向向四周喷出工艺气体；在进气装置12上，且位于靠近下法兰17的位置处设置有保护气体进气口122，以及在上法兰10的中心位置处设置有保护气体中央进气口18，保护气体进气口122和保护气体中央进气口18用于沿水平方向向四周喷出保护气体；在外石英管16的内侧且位于多层托盘11的外围设置有内石英管14，并且在内石英管14上且位于相邻的两层托盘11之间设置有排气口141。此外，在外石英管16的外侧还设置有感应线圈15，用以在工艺时采用感应加热的方式加热托盘11，从而间接加热衬底片13，以使其达到工艺所需的温度。在进行工艺的过程中，工艺气体自工艺气体进气口121进入反应腔室1中，并沿水平方向朝四周流动；在工艺气体流经位于每层托盘11上的衬底片13的表面时，工艺气体会与衬底片13发生化学反应，并在衬底片13的表面沉积薄膜；反应后的废气以及保护气体会自排气口141以及分别设置在上法兰10和下法兰17上的排气管道排出反应腔室1。

上述MOCVD设备由于设置了能够承载多个衬底片13（一般每层托盘11可放置16～18个）的多层托盘11，其单次工艺能够处理的衬底片数量较多，从而能够满足大批量生产的需求。然而，在实际应用中，不同托盘11上的衬底片13之间以及同一托盘11上的各个衬底片13之间，温度和薄膜沉积厚度往往存在差异，而且由于多层托盘11沿竖直方向间隔设置，上述MOCVD设备很难同时对各层托盘11上的衬底片13的温度和薄膜沉积厚度进行实时监测，导致操作人员无法实时获知衬底片13的温度均匀性和薄膜沉积厚度的均匀性，以及时地对设备进行相应的调试，从而给控制衬底片13的温度均匀性和薄膜沉积厚度的均匀性带来了难度。

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以及等离子体加工设备，其可以同时对不同托盘上的被加工工件的温度和/或薄膜沉积厚度进行实时检测，从而可以根据检测结果及时地对设备进行相应的调试，以改善被加工工件的温度均匀性和/或薄膜沉积厚度的均匀性。

为实现本发明的目的而提供一种反应腔室，在所述反应腔室内设置有沿竖直方向间隔设置的多层托盘，每层所述托盘承载有多个被加工工件，在每层所述托盘的上表面上形成有未被所有的位于其上方的所述托盘覆盖的检测位置，所述多层托盘的检测位置与所述反应腔室在竖直方向上的中心线之间的水平间距由下而上逐渐减小；在所述多层托盘中的最上层托盘的上方，且与每层所述托盘的检测位置相对应的位置处设置有检测单元，用以检测设置在每层托盘上，且部分区域叠置在所述检测位置上的被加工工件的温度和/或薄膜厚度。

其中，除最底层的托盘之外，在每层托盘上设置有贯穿其厚度的通槽，每层托盘的通槽的位置和相邻的且位于该层托盘下方的托盘的检测位置相对应，并且，所述多层托盘的外径自下而上逐渐减小，以使每层所述托盘的通槽未被与之相邻的且位于该层托盘上方的所述托盘覆盖；每个所述通槽在所述反应腔室的径向截面上的投影形状为由多个沿所述托盘的周向间隔设置的弧形段组成的环形。

其中，所述多层托盘的外径相等；并且，除最底层的托盘之外，在每层托盘上设置有贯穿其厚度的通槽，每层托盘的通槽的数量和位置与位于该层托盘下方的所有托盘的检测位置的数量和位置一一对应；每个所述通槽在所述反应腔室的径向截面上的投影形状为由多个沿所述托盘的周向间隔设置的弧形段组成的环形。

其中，所述多层托盘的外径自下而上逐渐减小，以使每层所述托盘的检测位置未被相邻的且位于该层托盘上方的托盘覆盖。