一种化学气相沉积设备制造技术

本发明专利技术公开一种化学气相沉积设备，包括炉体，炉体内设有供材料生长的衬底，炉体上设有进气口、排气口、第一测温组件和第二测温组件，第一测温组件包括第一调节机构和第一测温元件，第一调节机构能够随衬底上生长材料厚度的增加带动第一测温元件移动，使第一测温元件的检测口与衬底侧面上的生长材料的表面对准且保持第一预设距离，第二测温组件包括第二调节机构和第二测温元件，第二调节机构能够随衬底顶面上生长材料厚度的增加带动第二测温元件移动，使第二测温元件的检测口与衬底顶面上生长材料的上表面的中心对准且保持第二预设距离。本发明专利技术通过使测温元件与被测材料之间的相对位置保持不变，确保测温结果的真实性和准确性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种化学气相沉积设备


[0001]本专利技术涉及化学气相沉积
，尤其涉及一种化学气相沉积设备。

技术介绍

[0002]碳化硅(SiC)材料作为优秀的第三代半导体材料，具有热传导度高、耐等离子刻蚀、耐氧化、耐磨损、耐腐蚀、高温稳定等优点，尤其是具备在等离子刻蚀制造工艺中几乎不产生颗粒污染的优良特性。使用碳化硅材料制备而成的部件，比如刻蚀机内部的TopEdgeRing、FocusRing以及电极，化学气相沉积反应设备使用的基座等，均有效提高了部件的使用周期及品质，成为半导体领域成功量产和良率保证的重要利器之一。
[0003]目前，主要的碳化硅零部件制造技术为化学气相沉积，即利用前驱体在高温生长炉内不断的分解反应沉积进而得到期望的碳化硅材料。不同于常规的薄膜沉积技术，碳化硅部件材料为厚膜沉积生长获得，这就意味着需要长时间精确维持严苛的生长条件。并且，随着半导体制程的不断进步，对半导体部件提出了越来越高的要求，主要体现在化学气相沉积气体、温度和压力等工艺参数的精确控制上，其中对于工艺过程中温度的精确控制尤其关键。
[0004]对于常规化学气相沉积设备内温度的测定主要有常规的热电偶和红外测温仪方法，但对于碳化硅部件化学气相沉积系统而言，由于具备沉积温度高、沉积时间长、沉积膜层厚等特点，导致上述两种温度测定手段均不适用。热电偶法测温一般是将热电偶的末端置于衬底某一预定的位置，但随着碳化硅材料的膜厚增加，该方法无法准确反应衬底实际的温度，且一旦热电偶发生故障，更换困难；红外测温仪即通过接收材料表面的红外能量进行温度测定，但该种方法对需测定温度的物体表面材质及距离非常敏感，而碳化硅材料的生长过程膜厚变化量很大，这就导致常规的红外测温仪方法测得的温度值与实际值必然会出现偏差，不利于工艺温度的精确调控。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种化学气相沉积设备，能够准确检测材料生长过程中的温度数据。
[0006]一种化学气相沉积设备，包括：
[0007]炉体，其内部具有反应室，所述炉体的壁上设有连通所述反应室的进气口和排气口；
[0008]载具，设在所述反应室内，包括供材料生长的衬底；
[0009]第一测温组件，设在所述炉体的壁上，包括第一调节机构和第一测温元件，所述第一测温元件的检测口与所述衬底的侧面相对，所述第一调节机构能够带动所述第一测温元件随所述衬底侧面上生长材料厚度的增加向远离所述衬底的方向运动，以使所述第一测温元件的检测口与所述衬底侧面上的生长材料的表面对准且保持第一预设距离；
[0010]第二测温组件，设在所述炉体的壁上，包括第二调节机构和第二测温元件，所述第
二测温元件的检测口正对所述衬底顶面的中心点，所述第二调节机构能够带动所述第二测温元件随所述衬底顶面上生长材料厚度的增加向远离所述衬底的方向运动，以使所述第二测温元件的检测口与所述衬底顶面上生长材料的上表面的中心点对准且保持第二预设距离。
[0011]可选的，所述第一调节机构包括第一滑轨和滑动设于所述第一滑轨上的第一滑块，所述第一测温元件与所述第一滑块固定连接，所述第一滑块能够带动所述第一测温元件随所述衬底侧面上生长材料厚度的增加向远离所述衬底的方向移动。
[0012]可选的，所述第二调节机构包括第二滑轨和滑动设于所述第二滑轨上的第二滑块，所述第二测温元件与所述第二滑块转动连接，所述第二滑块能够带动所述第二测温元件随所述衬底侧面上生长材料厚度的增加向远离所述衬底的方向移动，所述第二测温元件能够随所述衬底侧面上生长材料厚度的增加相对于所述第二滑块向靠近所述炉体顶部的方向转动。
[0013]可选的，所述炉体的壁上开设有第一测温口，所述第一测温口密封连接有第一观察窗；
[0014]所述第一测温组件包括第一壳体，所述第一壳体安装在所述第一测温口处，所述第一调节机构和第一测温元件设于所述第一壳体内，所述第一测温元件的检测口透过所述第一观察窗检测所述衬底侧面上生长材料表面的温度。
[0015]可选的，所述炉体的壁上开设有第二测温口，所述第二测温口密封连接有第二观察窗，所述第二观察窗至少部分向所述反应室凸出；
[0016]所述第二测温组件包括第二壳体，所述第二壳体安装在所述第二测温口处，所述第二调节机构和第二测温元件设于所述第二壳体内，所述第二测温元件的检测口透过第二观察窗检测所述衬底顶面上生长材料的上表面中心处的温度。
[0017]可选的，所述载具还包括旋转轴和载台，所述旋转轴的上端与所述载台固定，所述旋转轴的下端与所述炉体的底面转动连接，所述衬底设在所述载台上，所述载台、所述旋转轴和所述衬底为同轴设置。
[0018]可选的，所述第一观察窗和所述第二观察窗为石英材料制成；
[0019]所述第一壳体和所述第二壳体伸入所述反应室内的部分为石墨材质，所述第一壳体和第二壳体位于所述反应室外的部分为不锈钢材质。
[0020]可选的，第一测温元件的中心轴与所述衬底的中心轴垂直；
[0021]所述第一测温元件和所述第二测温元件为红外测温仪。
[0022]可选的，所述第一测温组件还包括第一驱动装置，所述第一驱动装置与所述第一滑块相连，用于驱动所述第一滑块带动所述第一测温元件移动；
[0023]所述第二测温组件还包括第二驱动装置和第三驱动装置，所述第二驱动装置与所述第二滑块相连，用于驱动所述第二滑块带动所述第二测温元件移动；所述第三驱动装置用于驱动所述第二测温元件相对于所述第二滑块转动。
[0024]可选的，所述设备还包括控制器和膜厚测量装置，所述控制器分别与所述膜厚测量装置、所述第一驱动装置、所述第二驱动装置和所述第三驱动装置信号连接；
[0025]所述膜厚测量装置用于获取所述衬底上生长材料的检测数据，并将所述检测数据传输至所述控制器；所述控制器用于根据所述检测数据确定所述衬底侧面上及顶面上生长
材料的厚度，并基于所述衬底侧面上生长材料的厚度，控制所述第一驱动装置调整所述第一测温元件的位置，基于所述衬底顶面上生长材料的厚度，控制所述第二驱动装置和第三驱动装置调整所述第二测温元件的位置。
[0026]实施上述方案，具有如下有益效果：
[0027]通过在炉体上设第一测温元件和第二测温元件，利用第一测温元件检测衬底上生长材料边缘的温度，利用第二测温元件检测衬底上生长材料顶面中心的温度，能够较全面的反映衬底上生长材料的温度，准确反应生长工艺温度。此外，设置第一调节机构调整第一测温元件与衬底侧面上生长材料的相对位置，设置第二调节机构调整第二测温元件与衬底顶面上生长材料的中心点的相对位置，使得炉体内材料生长过程中，测温元件始终对准生长材料上的目标检测点并与其保持距离不变进行温度检测，消除因生长材料厚度变化对温度测量的影响，提高温度数据的真实性和准确性，利于工艺温度的精确调控。
附图说明
[0028]图1是本专利技术实施例提供的化学气相沉积设备的主体结构示意图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种化学气相沉积设备，其特征在于，包括：炉体(100)，其内部具有反应室(101)，所述炉体(100)的壁(102)上设有连通所述反应室(101)的进气口(103)和排气口(104)；载具(200)，设在所述反应室(101)内，包括供材料生长的衬底(201)；第一测温组件(300)，设在所述炉体(100)的壁(102)上，包括第一调节机构(301)和第一测温元件(302)，所述第一测温元件(302)的检测口与所述衬底(201)的侧面相对，所述第一调节机构(301)能够带动所述第一测温元件(302)随所述衬底(201)侧面上生长材料厚度的增加向远离所述衬底(201)的方向运动，以使所述第一测温元件(302)的检测口与所述衬底(201)侧面上的生长材料的表面对准且保持第一预设距离；第二测温组件(400)，设在所述炉体(100)的壁(102)上，包括第二调节机构(401)和第二测温元件(402)，所述第二测温元件(402)的检测口正对所述衬底(201)顶面的中心点，所述第二调节机构(401)能够带动所述第二测温元件(402)随所述衬底(201)顶面上生长材料厚度的增加向远离所述衬底(201)的方向运动，以使所述第二测温元件(402)的检测口与所述衬底(201)顶面上生长材料的上表面的中心点对准且保持第二预设距离。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一调节机构(301)包括第一滑轨(303)和滑动设于所述第一滑轨(303)上的第一滑块(304)，所述第一测温元件(302)与所述第一滑块(304)固定连接，所述第一滑块(304)能够带动所述第一测温元件(302)随所述衬底(201)侧面上生长材料厚度的增加向远离所述衬底(201)的方向移动。3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第二调节机构(401)包括第二滑轨(403)和滑动设于所述第二滑轨(403)上的第二滑块(404)，所述第二测温元件(402)与所述第二滑块(404)转动连接，所述第二滑块(404)能够带动所述第二测温元件(402)随所述衬底(201)侧面上生长材料厚度的增加向远离所述衬底(201)的方向移动，所述第二测温元件(402)能够随所述衬底(201)侧面上生长材料厚度的增加相对于所述第二滑块(404)向靠近所述炉体(100)顶部的方向转动。4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述炉体(100)的壁(102)上开设有第一测温口(105)，所述第一测温口(105)密封连接有第一观察窗(106)；所述第一测温组件(300)包括第一壳体，所述第一壳体安装在所述第一测温口(105)处，所述第一调节机构(301)和第一测温元件(302)设于所述第一壳体内，所述第一测温元件(302)的检测口透过所述第一观察窗(106)检测所述衬底(201)侧面上生长材料表面的温度。5.根据权利要求1所述的设...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：新美光苏州半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：