[發明專利]一種加熱裝置、加熱方法及半導體加工設備

無效

• 申請號: 201110448615.7
• 申請日: 2011-12-27
• 公開（公告）號: CN103184435A
• 公開（公告）日: 2013-07-03
• 發明（設計）人: 武曄;韋剛
• 申請（專利權）人: 北京北方微電子基地設備工藝研究中心有限責任公司
• 主分類號: C23C16/46
• 分類號: C23C16/46;H01L21/67
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 彭瑞欣;張天舒

技術領域

本發明屬于等離子體加工設備領域，涉及一種加熱裝置、加熱方法及半導體加工設備。

背景技術

MOCVD(金屬有機化合物化學氣相沉積)技術是利用金屬有機化合物進行金屬輸運的一種化合物半導體氣相外延技術，其可以在納米尺度上精確控制外延層的厚度和組分，而且適于批量生產，因此成為當前光電器件的主要生產手段。

在利用MOCVD設備加工光電器件等被加工工件時，放置在反應腔室內不同區域的被加工工件的溫度均勻性對于MOCVD設備的加工質量具有及其重要的影響。傳統的加熱被加工工件的方式有兩種：

第一，分區加熱方式。采用噴淋頭結構反應腔，并將設置在反應腔室內不同區域的電阻絲或電阻片進行分區，控制反應腔室內不同區域的電阻絲或電阻片的加熱功率，以使被加工工件均勻受熱。

第二，感應加熱方式。采用行星式結構反應腔，在反應腔室的外側設有感應線圈，在反應腔室內設有由石墨加工而成的大托盤和小托盤，而且在大托盤轉動的同時，小托盤可相對于大托盤自轉，基片等被加工工件放置在小托盤上，通過大托盤的公轉和小托盤的自轉可以使放置在小托盤上的被加工工件均勻受熱。

雖然上述兩種加熱方式能夠滿足設有單托盤的MOCVD設備的加工要求，然而單托盤的MOCVD設備的產能較低，制約了MOCVD設備的加工潛能。為此，相關技術人員開發了立式結構的多托盤MOCVD設備。

圖1為立式結構的多托盤MOCVD設備的部分結構圖。請參閱圖1，MOCVD設備包括反應腔室1，在反應腔室1的內部設有多個用于承載被加工工件的托盤2，多個托盤2在豎直方向排列設置，托盤2是利用石墨制成。在反應腔室1的外側設有感應線圈3，感應線圈3與中頻交流電源連接。感應線圈3產生的交變磁場可使托盤2內部產生渦電流，渦電流使托盤2發熱，從而間接地加熱放置在托盤2表面的被加工工件。

在實際應用過程中，由于感應線圈3自身的特性，即感應線圈3中部的磁力線分布密集且均勻，而感應線圈3兩端的磁力線分布稀疏且不均勻，導致位于反應腔室1兩端(靠近感應線圈3的端部)的被加工工件的溫度偏低，而且溫度的均勻性較差。為了避免因溫度不均而對工藝質量的影響，在反應腔室1的兩端設置陪片區4，即在靠近反應腔室1兩端的托盤2上不放置被加工工件，這必然浪費了反應腔室1的空間，不僅浪費能源，而且降低了生產效率。

發明內容

為至少解決上述問題之一，本發明提供一種加熱裝置、加熱方法及半導體加工設備，其可以使感應線圈的端部和中部的磁場均勻分布，從而使位于感應線圈端部和中部的被加工工件能夠均勻受熱，進而提高半導體加工設備的加工效率。

解決上述技術問題的所采用的技術方案是提供一種加熱裝置，包括感應線圈和與所述感應線圈連接的功率源，所述感應線圈包括三個以上縱向同軸且間隔放置的子線圈，在所述感應線圈與所述功率源之間設有用于調節所述子線圈輸出功率的功率調節器，以調節所述感應線圈的端部和中部的電流。

其中，所述功率調節器包括功率調節網絡、驅動裝置以及控制器，其中，所述控制器用于提供所述子線圈的功率調節量；所述驅動裝置根據所述功率調節量提供相應的驅動力；所述功率調節網絡對所述子線圈的功率進行調節。

其中，所述功率調節網絡包括兩個輸出端，其中一個輸出端與位于所述感應線圈中部的所述子線圈連接，另一個輸出端與位于所述感應線圈端部的所述子線圈連接。

其中，所述功率調節網絡包括與所述子線圈數量對應的輸出端，每個所述輸出端分別與一所述子線圈連接，所述功率調節網絡對所述子線圈進行單獨控制。

其中，所述功率調節網絡由可變電容或可變電感組成。

本發明還提供一種加熱方法，包括以下步驟：將三個以上子線圈縱向同軸且間隔放置在一起，從而獲得感應線圈；調節所述子線圈的輸出功率，以調節所述感應線圈的端部和中部的電流。

其中，調節所述子線圈的輸出功率的步驟包括：獲取感應線圈中所述子線圈的功率調節量；將所述子線圈的功率調節量傳輸至驅動裝置；所述驅動裝置根據所述子線圈的功率調節量調節所述子線圈的輸出功率。

其中，所述子線圈的功率調節量通過以下方式獲得：獲得所述子線圈對應位置處的當前溫度；根據所述當前溫度獲得該子線圈的功率調節量。

其中，通過可變電容或可變電感實現對所述子線圈的功率調節。

本發明還提供一種半導體加工設備，包括反應腔室，在所述反應腔室內設有用于承載被加工工件的托盤，在反應腔室的外側設有加熱裝置，所述加熱裝置采用本發明提供的所述的加熱裝置。