專利名稱：腔室組件和具有它的金屬有機化合物化學氣相沉積設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導體技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種腔室組件和具有它的金屬有機化合物化學氣相沉積設(shè)備。
背景技術(shù)：
金屬有機化合物化學氣相淀積(MOCVD :Metal-organic Chemical Vapor Deposition)設(shè)備是生產(chǎn)LED外延片的關(guān)鍵設(shè)備。MOCVD設(shè)備的原理是，有機金屬氣體進入反應腔中，通過高溫襯底片表面時發(fā)生高溫化學反應，并在襯底的表面沉積薄膜。通過調(diào)整工藝氣體和工藝時間，利用MOCVD設(shè)備可以在LED襯底片上沉積各種薄膜，包括決定LED發(fā)光性能的多量子阱結(jié)構(gòu)。在沉積多量子阱的工藝過程中，為了保證薄膜的均勻性，一般對襯底表面的溫度均勻性要求極高。MOCVD設(shè)備的工藝時間一般較長，大約5-6個小時才能完成一個完整的工藝過程。 為了提高MOCVD設(shè)備的生產(chǎn)效率，本行業(yè)當前有采用多層小托盤垂直排列的方式，如圖4所示，在反應腔3’的外壁上繞設(shè)有感應線圈1’。多層托盤2’垂直排列在反應腔3’內(nèi)。托盤2’和感應線圈1’產(chǎn)生的磁力線M’直交，由于感應線圈1’產(chǎn)生的隨時間變化的磁場會在托盤2’的表面誘導感應電流，從而達到加熱托盤2’的效果。然而，由于托盤和磁力線直交，使得磁力線在通過一層托盤之后且到達下一層托盤之前，會通過一段大氣(或者真空)的部分，這樣會降低感應加熱效率，增加設(shè)備使用成本，也不利于在托盤內(nèi)部形成均勻的溫度分布。由于MOCVD的工藝對溫度的均勻性要求很高，上述的缺點很可能對工藝的均勻性造成影響，從而影響產(chǎn)品的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種加熱效率高的腔室組件。本發(fā)明的另一目的在于提出一種具有上述腔室組件的金屬有機化合物化學氣相沉積設(shè)備。為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明一個方面的實施例的腔室組件，包括腔室外筒， 所述腔室外筒內(nèi)限定有用作反應腔的外筒腔；感應線圈，所述感應線圈環(huán)繞所述腔室外筒設(shè)置；和石墨套筒，所述石墨套筒套設(shè)在所述腔室外筒的外筒腔內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明實施例的腔室組件，通過在托盤與感應線圈之間設(shè)置石墨套筒，石墨套筒比托盤更靠近感應線圈，因此石墨套筒在托盤之前被感應線圈感應加熱，從而石墨套筒可在托盤的周圍形成一個熱壁，進而使得托盤非常易被加熱和保溫，提高了感應加熱效率。另外，根據(jù)本發(fā)明實施例的腔室組件還具有如下附加技術(shù)特征所述腔室組件還包括腔室內(nèi)筒，所述腔室內(nèi)筒內(nèi)限定有用作反應腔的內(nèi)筒腔，所述腔室內(nèi)筒套設(shè)在所述腔室外筒的外筒腔內(nèi)以在所述腔室內(nèi)筒與所述腔室外筒之間限定出環(huán)形空間，其中所述石墨套筒設(shè)在所述環(huán)形空間內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明實施例的腔室組件，通過設(shè)置腔室內(nèi)筒，可對石墨套筒進行密封同時將石墨套筒與反應腔內(nèi)的工藝氣體隔絕，防止石墨套筒在工藝氣體或空氣中被氧化。在本發(fā)明的一個實施例中，所述腔室組件還包括冷卻裝置，所述冷卻裝置設(shè)在所述環(huán)形空間內(nèi)用于冷卻所述石墨套筒。可選地，所述石墨套筒包括多段子石墨套筒，所述多段子石墨套筒沿所述腔室外筒的軸向彼此間隔設(shè)置在所述環(huán)形空間內(nèi)，以調(diào)節(jié)多層托盤之間的溫度均勻性具體地，所述冷卻裝置包括多段子冷卻裝置，所述多段子冷卻裝置分別與所述多段子石墨套筒對應以獨立地冷卻所述多段子石墨套筒從而獨立地控制所述多段子石墨套筒的溫度。根據(jù)本發(fā)明實施例的腔室組件，利用分別獨立冷卻多段子石墨套筒的多個子冷卻裝置，可以分別調(diào)節(jié)多段子石墨套筒的溫度，從而可以使多層托盤沿著腔室外筒的軸向方向溫度均勻?？蛇x地，所述石墨套筒包括三段子石墨套筒。由此，將多層托盤的溫度場分成了上、中、下三段并進行分別調(diào)節(jié)，進而可使得多層托盤沿著腔室外筒的軸向方向溫度均勻。所述腔室外筒、所述腔室內(nèi)筒和所述石墨套筒同軸。所述腔室組件還包括充氣裝置和排氣裝置，其中所述充氣裝置設(shè)在所述環(huán)形空間內(nèi)用于向所述環(huán)形空間內(nèi)充入惰性氣體，且所述排氣裝置設(shè)在所述環(huán)形空間內(nèi)用于將惰性氣體從所述環(huán)形空間內(nèi)排出。根據(jù)本發(fā)明實施例的腔室組件，通過設(shè)置充氣裝置和排氣裝置，可防止石墨套筒在空氣或工藝氣體中被氧化，進而增加了腔室組件的壽命。 所述腔室外筒和所述腔室內(nèi)筒由石英材料制成。根據(jù)本發(fā)明另一方面實施例的金屬有機化合物化學氣相沉積設(shè)備包括腔室組件，所述腔室組件為根據(jù)本發(fā)明所述一個方面實施例的腔室組件；和多層托盤，所述多層托盤沿所述腔室組件的所述外筒腔的軸向間隔設(shè)置在所述反應腔內(nèi)。本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。


本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的金屬有機化合物化學氣相沉積設(shè)備的示意圖，其中腔室組件的反應腔內(nèi)設(shè)有多層托盤；圖2是圖1中所示的金屬有機化合物化學氣相沉積設(shè)備的俯視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的金屬有機化合物化學氣相沉積設(shè)備的示意圖，其中多層托盤在腔室組件的反應腔內(nèi)水平設(shè)置；和圖4是行業(yè)當前的MOCVD設(shè)備示意圖，其中在MOCVD設(shè)備的反應腔內(nèi)設(shè)置了多層托盤。
具體實施例方式下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，術(shù)語“內(nèi)”、“外”、“上”、“下”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明而不是要求本發(fā)明必須以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。下面參考圖1-圖3描述根據(jù)本發(fā)明實施例的腔室組件，本發(fā)明實施例的腔室組件可以用于金屬有機化合物化學氣相沉積設(shè)備以對承裝有襯底片的托盤進行加熱，但并不限于此。根據(jù)本發(fā)明實施例的腔室組件100包括腔室外筒1、感應線圈2和石墨套筒3。具體地，腔室外筒1內(nèi)限定有用作反應腔的外筒腔，其中反應腔中適于沿軸向(即圖1中的上下方向)放置多層托盤200以通過感應線2圈對多層托盤200例如石墨托盤進行感應加熱。感應線圈2環(huán)繞腔室外筒1設(shè)置，例如，感應線圈2可以環(huán)繞腔室外筒1的外壁上，但本發(fā)明并不限于此，感應線圈2也可以不與腔室外筒1的外壁接觸。感應線圈2適于與中高頻的射頻電源相連。石墨套筒3套設(shè)在腔室外筒1的外筒腔內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明實施例的腔室組件100，通過在托盤200與感應線圈2之間設(shè)置石墨套筒3，因此石墨套筒3比托盤200更靠近感應線圈2，由此石墨套筒3在托盤200之前被感應線圈2感應加熱，從而石墨套筒3可在托盤200的周圍形成一個熱壁，進而使得托盤200 非常容易被加熱和保溫，提高了感應加熱效率。下面參考圖1-圖2描述根據(jù)本發(fā)明一個實施例的腔室組件100，如圖1和圖2所示，根據(jù)本發(fā)明此實施例的腔室組件100還包括腔室內(nèi)筒4。腔室內(nèi)筒4內(nèi)限定有用作反應腔的內(nèi)筒腔40。腔室內(nèi)筒4套設(shè)在腔室外筒1的外筒腔內(nèi)以在腔室內(nèi)筒4與腔室外筒1 之間限定出環(huán)形空間5，其中石墨套筒3設(shè)在環(huán)形空間5內(nèi)。多層托盤200放置在用作反應腔的內(nèi)筒腔40中以通過感應線圈2對多層托盤200例如石墨托盤進行感應加熱。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，腔室外筒1、腔室內(nèi)筒4和石墨套筒3同軸。在本發(fā)明中描述了腔室外筒1的外筒腔用作反應腔，以及腔室內(nèi)筒4的內(nèi)筒腔40 用作反應腔，需要說明和理解的是，當腔室外筒1內(nèi)沒有設(shè)置腔室內(nèi)筒4時，腔室外筒1的外筒腔就用作反應腔；然而，當腔室外筒1內(nèi)設(shè)有腔室內(nèi)筒4時，腔室外筒1的內(nèi)筒腔40用作反應腔，也可以說，外筒腔中與內(nèi)筒腔40重合的空間用作反應腔，這對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言是容易理解的。在本發(fā)明的一些示例中，腔室外筒1和腔室內(nèi)筒4由石英材料制成。在本發(fā)明的一些實施例中，為了控制石墨套筒3的溫度，腔室組件100還包括冷卻裝置6，冷卻裝置6設(shè)在環(huán)形空間5內(nèi)用于冷卻石墨套筒3。例如，冷卻裝置可以為冷卻水管，冷卻水管盤繞在石墨套筒3的外壁上。通過在外筒腔內(nèi)設(shè)置腔室內(nèi)筒4，可對設(shè)置在環(huán)形空間5內(nèi)的石墨套筒3進行密封同時可與反應腔內(nèi)的工藝氣體隔絕，由此防止石墨套筒3在工藝氣體或空氣中被氧化。例如，可以通過將上蓋7和下蓋8分別設(shè)置在腔室外筒1的上表面和下表面上以對內(nèi)筒腔40 和環(huán)形空間5進行密封，當然，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，內(nèi)筒腔40和環(huán)形空間5也可以通過其他方式密封。如圖1所示，磁力線M可沿著腔室外筒1的軸向全程貫穿石墨套筒3，從而使感應加熱的大部分功率都由石墨套筒3消耗掉，即石墨套筒3被快速加熱。然后，托盤200通過石墨套筒3的輻射放熱而被加熱，同時，感應加熱的剩余部分功率被托盤200消耗掉，即托盤200也受到感應線圈2產(chǎn)生的磁場的影響而被感應加熱。由于石墨套筒3消耗掉了感應加熱的大部分功率，因此沿著腔室外筒1的軸向的溫度場的均勻性的主要影響因素為石墨套筒3的溫度。由此，為了調(diào)節(jié)多層托盤200之間的溫度均勻性，在本發(fā)明的一些實施例中，石墨套筒3包括多段子石墨套筒，多段子石墨套筒沿腔室外筒1的軸向(即圖1中的上下方向) 彼此間隔設(shè)置在環(huán)形空間5內(nèi)。由于多段子石墨套筒之間的被加熱后的溫度可能不同，從而可能會弓丨起多層托盤沿著腔室外筒1的軸向的溫度也不相同。因此，在本發(fā)明的一個實施例中，冷卻裝置6包括可分別控溫的多段子冷卻裝置，多段子冷卻裝置分別與多段子石墨套筒對應以獨立地冷卻多段子石墨套筒從而獨立地控制多段子石墨套筒的溫度，進而獨立調(diào)節(jié)反應腔內(nèi)與各段子石墨套筒對應的區(qū)域的溫度。通過分別獨立控溫的多個子冷卻裝置，可以分別調(diào)節(jié)多段子石墨套筒的溫度，從而可以方便地控制反應腔內(nèi)與不同子石墨套筒對應的不同區(qū)域的溫度，進而實現(xiàn)多層托盤 200沿著腔室外筒1的軸向方向溫度均勻。在本發(fā)明的一個示例中，如圖1所示，石墨套筒3包括三段子石墨套筒，包括上段子石墨套筒31、中段子石墨套筒32和下段子石墨套筒33，其中在環(huán)形空間內(nèi)對應上段子石墨套筒31設(shè)有上段冷卻裝置61以控制上段子石墨套筒31的溫度，在環(huán)形空間內(nèi)對應中段子石墨套筒32設(shè)有中段冷卻裝置62以控制中段子石墨套筒32的溫度，在環(huán)形空間內(nèi)對應下段子石墨套筒33設(shè)有下段冷卻裝置63以控制下段子石墨套筒33的溫度。由此，將設(shè)有多層托盤200的反應腔內(nèi)的溫度場分成了上、中、下三段并進行分別調(diào)節(jié)，進而可使得多層托盤沿著腔室外筒1的軸向方向溫度均勻。例如，由于上段子石墨套筒31和下段子石墨套筒33的溫度會相對較低，因此通過中段冷卻裝置62適當調(diào)低中段子石墨套筒32的溫度至與上段子石墨套筒31和下段子石墨套筒33的溫度一致的溫度，從而使得上段子石墨套筒31、中段子石墨套筒32和下段子石墨套筒33之間的溫度均勻，最終實現(xiàn)在反應腔內(nèi)沿著腔室外筒1的軸向方向的溫度均勻性，由此多層托盤200的加熱均勻。另外，根據(jù)本發(fā)明實施例的腔室組件100還可以通過調(diào)節(jié)感應線圈2沿著腔室外筒1的軸向方向的疏密度以改變反應腔內(nèi)的磁場分布在一定程度上調(diào)節(jié)反應腔內(nèi)的溫度分布。在本發(fā)明的另一個實施例中，腔室組件100還包括充氣裝置和排氣裝置(圖未示)，其中充氣裝置設(shè)在環(huán)形空間5內(nèi)用于向環(huán)形空間5內(nèi)充入惰性氣體，例如，例如氮氣， 氦(He)、氖(Ne)、氬(Ar)，且排氣裝置設(shè)在環(huán)形空間5內(nèi)用于將惰性氣體從環(huán)形空間5內(nèi)排出。通過設(shè)置充氣裝置和排氣裝置，可防止石墨套筒3在空氣或工藝氣體中被氧化，進而增加了腔室組件的壽命。下面參考圖1-圖2描述根據(jù)本發(fā)明實施例的金屬有機化合物化學氣相沉積(MOCVD)設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明實施例的金屬有機化合物化學氣相沉積設(shè)備利用可以用于處理LED 襯底片且包括腔室組件100和多層托盤200，其中，腔室組件100為參考上述實施例中描述的腔室組件100，多層托盤200沿腔室組件100的腔室外筒1的軸向(圖1中的上下方向) 間隔設(shè)置在反應腔內(nèi)。在本發(fā)明的一個示例中，在使用中，多層托盤200中的最上層托盤和最下層托盤上可以不擺放LED襯底片，由此可以更有利于最上層托盤和最下層托盤之間的溫度均勻性。根據(jù)本發(fā)明實施例的金屬有機化合物化學氣相沉積設(shè)備，在腔室外筒1的軸向 (圖1中的上下方向)上，反應腔內(nèi)溫度分布均勻，因此托盤200上溫度分布均勻，從而使得加工的產(chǎn)品質(zhì)量好。圖1所示的金屬有機化合物化學氣相沉積設(shè)備為豎向放置，需要理解的是，本發(fā)明并不限于此，例如如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的金屬有機化合物化學氣相沉積設(shè)備還可以為水平放置，在此情況下，多層托盤200沿水平方向間隔排列。根據(jù)本發(fā)明實施例的金屬有機化合物化學氣相沉積設(shè)備的其他構(gòu)成和操作對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言都是已知的，這里不再詳細描述。在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示意性實施例”、 “示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求
1.一種腔室組件，其特征在于，包括腔室外筒，所述腔室外筒內(nèi)限定有用作反應腔的外筒腔； 感應線圈，所述感應線圈環(huán)繞所述腔室外筒設(shè)置；和石墨套筒，所述石墨套筒套設(shè)在所述腔室外筒的外筒腔內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的腔室組件，其特征在于，還包括腔室內(nèi)筒，所述腔室內(nèi)筒內(nèi)限定有用作反應腔的內(nèi)筒腔，所述腔室內(nèi)筒套設(shè)在所述腔室外筒的外筒腔內(nèi)以在所述腔室內(nèi)筒與所述腔室外筒之間限定出環(huán)形空間，其中所述石墨套筒設(shè)在所述環(huán)形空間內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的腔室組件，其特征在于，還包括冷卻裝置，所述冷卻裝置設(shè)在所述環(huán)形空間內(nèi)用于冷卻所述石墨套筒。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的腔室組件，其特征在于，所述石墨套筒包括多段子石墨套筒， 所述多段子石墨套筒沿所述腔室外筒的軸向彼此間隔設(shè)置在所述環(huán)形空間內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的腔室組件，其特征在于，所述冷卻裝置包括多段子冷卻裝置， 所述多段子冷卻裝置分別與所述多段子石墨套筒對應以獨立地冷卻所述多段子石墨套筒從而獨立地控制所述多段子石墨套筒的溫度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的腔室組件，其特征在于，所述石墨套筒包括三段子石墨套筒。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的腔室組件，其特征在于，所述腔室外筒、所述腔室內(nèi)筒和所述石墨套筒同軸。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的腔室組件，其特征在于，還包括充氣裝置和排氣裝置，其中所述充氣裝置設(shè)在所述環(huán)形空間內(nèi)用于向所述環(huán)形空間內(nèi)充入惰性氣體，且所述排氣裝置設(shè)在所述環(huán)形空間內(nèi)用于將惰性氣體從所述環(huán)形空間內(nèi)排出。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的腔室組件，其特征在于，所述腔室外筒和所述腔室內(nèi)筒由石英材料制成。
10.一種金屬有機化合物化學氣相沉積設(shè)備，其特征在于，包括腔室組件，所述腔室組件為根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項所述的腔室組件；和多層托盤，所述多層托盤沿所述腔室組件的所述外筒腔的軸向間隔設(shè)置在所述反應腔內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種腔室組件，包括腔室外筒，所述腔室外筒內(nèi)限定有用作反應腔的外筒腔；感應線圈，所述感應線圈環(huán)繞所述腔室外筒設(shè)置；和石墨套筒，所述石墨套筒套設(shè)在所述腔室外筒的外筒腔內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明實施例的腔室組件，通過在托盤與感應線圈之間設(shè)有石墨套筒，石墨套筒比托盤更靠近感應線圈，因此使石墨套筒在托盤之前被感應線圈感應加熱，從而石墨套筒可在托盤的周圍形成一個熱壁，進而使得托盤非常易被加熱并保溫，提高了感應加熱效率。本發(fā)明還公開了一種具有上述腔室組件的金屬有機化合物化學氣相沉積設(shè)備。
文檔編號C23C16/44GK102560434SQ20101058660
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月13日
發(fā)明者周衛(wèi)國 申請人:北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責任公司