[发明专利]反应腔室及等离子体加工设备

说明书

技术领域

本发明属于半导体设备制造领域，具体涉及一种反应腔室及等离

子体加工设备。

背景技术

金属有机化学气相沉积（Metal-organic Chemical Vapor Deposition，以下简称MOCVD）是在气相外延生长的基础上发展起来的一种新型气相生长技术，其可以精确控制外延层的厚度和组分，是目前生产光电器件的关键技术。MOCVD设备的工艺质量与反应腔室内气流和温度的均匀性有关，温度的均匀性尤其是指托盘上承载被加工工件的区域的温度均匀性。

目前，通常采用立式结构的MOCVD设备，其借助设置多层承载托盘，可以大幅度的增加MOCVD设备的产能。图1为现有的MOCVD设备的结构简图。图2为图1中MOCVD设备的磁场分布图。请一并参阅图1和图2，MOCVD设备包括反应腔室1，在反应腔室1内沿其竖直方向间隔设置有多层由石墨制成的承载托盘2，用于承载被加工工件，并且，在最上层承载托盘的上方以及最下层承载托盘的下方，且沿着反应腔室竖直方向间隔设置的多个辅助托盘5，辅助托盘5与托盘2相对设置；而且，在反应腔室1内还设置有中央进气管3，中央进气管3沿竖直方向贯穿每层位于承载托盘2上方的辅助托盘5和承载托盘2，中央进气管3用于向每层承载托盘2输送工艺气体，以使工艺气体与位于承载托盘2上的被加工工件反应，从而在被加工工件的上表面形成工艺所需的薄膜。此外，在反应腔室1的外周壁的外侧环绕设置有加热线圈4，且加热线圈4位于与多层承载托盘2所在区域相对应的位置，加热线圈4与交流电源（图中未示出）电连接，交流电源在对应于加热线圈4的区域内产生交变磁场，如图2所示，这使得在交变磁场下承载托盘2内部感应出能够产生热量的涡电流，从而间接地将承载在承载托盘2上的被加工工件加热至工艺所需的温度。

然而，上述MOCVD设备在实际应用中不可避免地存在以下问题，即：如图2所示，由于交变磁场的磁力线在靠近加热线圈4的区域比远离加热线圈4的区域分布密集，导致托盘2的边缘区域所处的磁场强度大于中心区域所处的磁场强度，从而导致托盘2的边缘区域感应出的涡电流多于中心区域，这就造成托盘2边缘区域的温度高于中心区域的温度，导致托盘2沿径向上的温度不均匀，从而造成承载在托盘2上表面上的被加工工件的温度不均匀，进而导致工艺质量差和良品率低。而且，为了提高被加工工件温度的均匀性，可借助托盘2自身的热传导和相邻托盘2之间的热辐射使其中心区域与边缘区域的温度尽量接近，这就需要花费较长的均温时间和增设保温设施，从而使得工艺时间长、生产成本高。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题，提供了一种反应腔室及等离子体加工设备，其可以提高被加工工件温度的均匀性，从而可以提高工艺质量和良品率。

本发明提供了一种反应腔室，在所述反应腔室内设置有采用导磁材料制作的多层托盘，且沿竖直方向间隔设置，用以承载被加工工件；并且，所述反应腔室包括加热单元，用以对所述托盘进行加热，所述加热单元包括交流电源、环绕设置在所述反应腔室的侧壁外侧的加热线圈和辅助线圈，其中所述加热线圈位于与所述多层托盘所在区域相对应的位置，且与所述交流电源连接，用以采用感应加热的方式对所述托盘进行加热；所述辅助线圈位于所述加热线圈的顶端上方和/或底端下方，所述辅助线圈自身采用闭合回路结构，用以在所述加热线圈通入交流电时形成感应磁场，所述感应磁场用于调整由所述加热线圈形成的交变磁场的分布，以使各层所述托盘的径向温度趋于均匀。

其中，位于所述加热线圈的顶端上方的所述辅助线圈的数量为一个或者多个，多个所述辅助线圈彼此独立，且每个所述辅助线圈为螺旋缠绕的至少一匝的闭合线圈，和/或，位于所述加热线圈的底端下方的所述辅助线圈的数量为一个或者多个，多个所述辅助线圈彼此独立，且每个所述辅助线圈为螺旋缠绕的至少一匝的闭合线圈。

其中，所述反应腔室还包括闭合开关，所述闭合开关的数量与所述辅助线圈的数量一一对应，且每个所述闭合开关设置在与之对应的所述辅助线圈上，用于接通或断开由所述辅助线圈形成的闭合回路。

其中，所述反应腔室还包括控制单元，所述控制单元用于控制所述辅助线圈自身回路结构以设定的频率断开或闭合。

其中，在所述反应腔室内，且位于与所述辅助线圈所在区域相对应的位置设置有一层或多层辅助托盘，且所述多层辅助托盘沿竖直方向间隔设置。

其中，所述交流电源的频率范围在1K～20KHZ。

其中，所述加热线圈包括铜线圈或者紫铜管。

其中，所述加热线圈的径向截面的形状包括圆形或者方形。