[发明专利]带遮挡板的限流环装置与化学气相沉积设备及其调节方法

说明书

本发明提供一种带遮挡板的限流环装置与化学气相沉积设备及其调节方法，在反应腔内将耐热材料制成的遮挡板设置在限流环内侧及托盘外侧之间，通过该遮挡板将限流环内表面的全部或局部进行遮蔽，以阻挡从被加热的托盘射向被冷却的限流环的热辐射，并通过遮挡板、或遮挡板与托盘的组合、或遮挡板与限流环的组合，构成引导化学气相沉积工艺所需工艺气体在反应腔内流通的空间。本发明通过限流环内侧的遮挡板阻挡来自托盘的高温热辐射，抑制反应副产物沉积，降低功耗，并实现对反应腔内的温场及流场的调节，有效改善工艺反应处理效果。

技术领域

本发明涉及化学气相沉积设备及其调节方法，特别涉及包括金属有机化学气相沉积设备领域的一种带有遮挡板的限流环装置，及其对化学气相沉积工艺进行调节的方法。

背景技术

化学气相沉积(CVD)设备，尤其是金属有机化学气相沉积(MOCVD)设备，用于将固体材料沉积在晶圆上。这种材料一般包括周期表中第III族栏和第V族栏的元素（被称为III-V材料，但也包括II-VI材料）的化合物。还可以将诸如硅(Si)、碳化硅(SiC)、氧化锌(ZnO)等材料沉积在晶圆或其它表面上。在商业上，这些设备用于制造固态（半导体）微电子装置、光学装置和光电（太阳能）装置以及其它电子/光电子材料和装置。

如图1所示，在现有MOCVD设备的反应腔10内，托盘40放置于旋转轴60上，通过托盘40对其上表面的凹口中放置的一个或多个晶圆（未示出）进行承载；该托盘40由其下方的加热器50加热至所需的温度（例如约1000℃）。所述反应腔10设有上盖20；MOCVD处理所需的若干种工艺气体由上盖20的气体接口进入该反应腔10内，通过围绕在托盘40外侧的限流环30对工艺气体的流场进行一定限制，将工艺气体的气流引导到托盘40和托盘40承载晶圆上进行化学反应以形成沉积薄膜；之后，使用真空泵将反应后的气体（及反应副产物等）从反应腔10底部的抽气孔排出反应腔10。

反应腔10内设计合适的气体流场及温场时，才能使反应腔10内部的反应过程平稳进行。然而，所述限流环30内部通常分布有冷却液的管道，冷却液通过上盖20相应的冷却液接口被导入到限流环30内，对限流环30进行冷却。限流环30冷却后的温度（例如约100℃以下）与被加热后的托盘40温度有很大差异，使得从高温托盘40上方经过的工艺气体在到达托盘40外侧的限流环30附近时被快速冷却，凝结产生固体状态的反应副产物并沉积在限流环30表面；沉积的反应副产物较为疏松，容易结片掉落而堵塞抽气孔，进而影响反应腔10内原先的流场，进而影响正常的工艺。并且，低温的限流环30还对温场产生影响，在托盘40的中心到边缘产生温度梯度，令位于托盘40边缘的温度低于托盘40中心的温度，导致位于托盘40不同区域的晶圆的反应结果不一致。此外，限流环30直接接受托盘40的热辐射，再依靠持续输送冷却液进行降温，会增加设备的功耗。

发明内容

本发明的目的在于提供一种化学气相沉积设备中带有遮挡板的限流环装置，及通过该装置对化学气相沉积工艺进行的调节方法，通过限流环内侧的遮挡板阻挡来自托盘的高温热辐射，抑制反应副产物沉积，降低功耗，并实现对反应腔内的温场及流场的调节，有效改善工艺反应处理效果。

为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供一种带遮挡板的限流环装置，其包含：

限流环，其环绕设置在托盘的外侧，限流环内包括冷却液管道；

耐热材料制成的遮挡板，其设置在所述限流环的内侧及托盘的外侧之间，所述遮挡板通过固定装置固定连接到限流环，并且所述遮挡板与其遮蔽的限流环之间存在间隙，通过该遮挡板将限流环内表面的下部进行遮蔽，以阻挡从托盘到限流环的热辐射，并构成引导工艺气体流通的空间。

优选地，所述遮挡板遮蔽了所述限流环中从对应于托盘所在水平位置附近的部位至延伸到托盘下方的部位。

优选地，所述遮挡板与限流环之间的固定装置为锁紧螺钉；

所述锁紧螺钉穿透遮挡板连接至限流环或穿透限流环连接至遮挡板。