[发明专利]冷却腔室、ALN缓冲层生长工艺设备和冷却处理的方法

说明书

本发明实施例公开了一种冷却腔室、ALN缓冲层生长工艺设备和采用冷却腔室进行冷却处理的方法，其中的冷却腔室包括：腔室本体、设置在腔室本体内的水冷盘、托盘和调节机构；托盘用于承载晶片，水冷盘用于对托盘进行降温；调节机构用于调节托盘与水冷盘之间的距离。本发明的冷却腔室、设备以及冷却处理方法，能够提高托盘和晶片冷却的温度均匀性，保证工艺结果的稳定性和一致性，可以将托盘在不破碎的情况下冷却至较低温度；可以再更少的时间内达到目标温度，提高设备的产能。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种冷却腔室、ALN缓冲层生长工艺设备和采用冷却腔室进行冷却处理的方法。

背景技术

物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)技术被广泛应用于半导体领域，其采用溅射(Sputtering)沉积技术，在衬底和靶材之间通入氩气等惰性气体，高电压将惰性气体电离产生等离子体，通过磁场增强束缚电子的能力使产生的等离子体轰击靶材，将靶材材料的原子或离子沉积在衬底上形成薄膜。PVD AlN缓冲层在LED领域已经成为标准的工艺制程。由于AlN缓冲层的加入，LED的亮度、良率等电性指标得到较大提升，并且能够有效降低LED结构的厚度，降低成本。由于AlN的结晶温度较高，常见的为600-700℃，衬底在高温镀AlN(氮化铝)之后必须经过有效的冷却才可以从溅射设备取出。

如图1所示，典型的PVD AlN机台包含四个腔室，装卸载腔、传输腔、工艺腔和冷却腔。完整的AlN制程，承载Wafer(晶片)的托盘需要依次经过装载腔装载、经传输腔传输至工艺腔、高温溅镀AlN、经传输腔传输至冷却腔、冷却、经传输腔传至装卸载腔、卸载取出这些流程。冷却工艺的时间对于机台的产能有着重要的影响，当前对机台的冷却时间需求为6-10min。冷却后托盘的温度也有严格的要求，一般为60℃以下。现有的冷却腔室存在如下缺点：由于腔室的结构、冷却水的分布和无法保证完全对称，托盘和wafer不同位置的热量无法以同等的速度进行冷却；气体通入为单方向不对称，因此靠近气孔位置的冷却速率快于远端，容易造成托盘和Wafer的应力的产生，甚至碎裂；托盘在冷却过程中的温度没有监控，当托盘和Wafer冷却不充分温度过高时，工艺结果和人身安全存在较大风险。另外，由于无法监控冷却速率，在冷却实验和生产过程中易发生碎盘等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种冷却腔室、ALN缓冲层生长工艺设备和采用冷却腔室进行冷却处理的方法。

根据本发明实施例的一个方面，提供一种冷却腔室，包括：腔室本体、设置在腔室本体内的水冷盘、托盘和调节机构；所述托盘用于承载晶片，所述水冷盘用于对所述托盘进行降温；所述调节机构用于调节所述托盘与所述水冷盘之间的距离。

可选地，所述调节机构包括：升降托盘支架；所述升降托盘支架用于支撑所述托盘并调节所述托盘与所述水冷盘之间的距离。

可选地，在所述托盘与所述水冷盘之间的距离发生变化的过程中，所述托盘位于所述水冷盘的上方。

可选地，在所述水冷盘内设置有冷却水道。

可选地，包括：测温装置；所述测温装置用于检测位于所述腔室本体内的所述托盘的温度。

可选地，所述测温装置包括：红外测温装置；所述红外测温装置的测温探头通过设置在所述上壁的通孔引入到所述腔室本体内部，用于采集所述托盘的温度。

可选地，所述红外测温装置的数量为三个；三个测温探头分别采集与所述托盘中心、所述托盘半径中点和所述托盘外边缘的位置相对应的托盘温度。

可选地，包括：匀气环；所述匀气环设置在所述腔室本体内；在所述匀气环上设置有出气口，通过所述出气口向所述腔室本体内充入冷却气体。

可选地，多个所述出气口在所述匀气环上均匀分布，相邻的两个出气口间隔预设的角度；其中，每个出气口的出气方向都朝向所述腔室本体的中心并与水平面具有预设的夹角。