本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造設(shè)備，特別涉及一種外延設(shè)備。

背景技術(shù)：

目前，外延設(shè)備均不能很好的一次完成相對(duì)較厚的外延產(chǎn)品，其受到很多方面的限制，例如：加熱燈管不能承受長(zhǎng)時(shí)間的高溫；外延爐本身石英腔體和金屬不能承受長(zhǎng)時(shí)間的高溫；較厚的外延層生長(zhǎng)過程中石英腔體層積物較嚴(yán)重，層積物不易蝕刻而且長(zhǎng)時(shí)間蝕刻會(huì)極大的縮短石英腔體的使用壽命。

在現(xiàn)有技術(shù)中，如果要使用外延設(shè)備asme3200或amat300生產(chǎn)較厚的外延層，通常會(huì)采取兩種做法：(1)采用犧牲外延設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)(pm)周期和器件(parts)壽命直接一次完成；(2)采用分次外延的方式生產(chǎn)，但是反復(fù)進(jìn)出外延設(shè)備會(huì)影響機(jī)臺(tái)產(chǎn)能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種外延設(shè)備，能夠一次完成較厚的外延層，不會(huì)影響外延設(shè)備的性能及機(jī)臺(tái)產(chǎn)能。

本發(fā)明的技術(shù)方案是一種外延設(shè)備，包括反應(yīng)腔體、位于所述反應(yīng)腔體上部的蓋板以及位于所述反應(yīng)腔體下部的托盤，所述反應(yīng)腔體設(shè)置為空心結(jié)構(gòu)，并設(shè)置有冷卻水進(jìn)出口，在空心中通入有冷卻水。

進(jìn)一步的，在所述外延設(shè)備中，所述反應(yīng)腔室外表面上鍍有金。

進(jìn)一步的，在所述外延設(shè)備中，還包括射頻加熱線圈，位于所述托盤上靠近所述反應(yīng)腔室的一側(cè)。

進(jìn)一步的，在所述外延設(shè)備中，所述射頻加熱線圈中心為空心，并設(shè)置有冷卻水進(jìn)出口，在所述空心中通入有冷卻水。

進(jìn)一步的，在所述外延設(shè)備中，在所述射頻加熱線圈下方安裝有調(diào)節(jié)高低 的螺絲調(diào)節(jié)裝置。

進(jìn)一步的，在所述外延設(shè)備中，一部分所述蓋板為透明材質(zhì)，在所述蓋板上形成可視窗口，紅外測(cè)溫裝置的探頭能夠在所述可視窗口上自由移動(dòng)，測(cè)量所述反應(yīng)腔室內(nèi)晶圓的溫度。

進(jìn)一步的，在所述外延設(shè)備中，所述反應(yīng)腔室上與所述可視窗口對(duì)應(yīng)的地方是實(shí)心設(shè)置。

進(jìn)一步的，在所述外延設(shè)備中，所述透明材質(zhì)為石英，且所述可視窗口為長(zhǎng)方形。

進(jìn)一步的，在所述外延設(shè)備中，所述透明材質(zhì)為石英，且所述可視窗口為長(zhǎng)方形。

進(jìn)一步的，在所述外延設(shè)備中，所述可視窗口位于所述蓋板豎直方向上的中間位置，且在水平方向上貫穿所述蓋板。

進(jìn)一步的，在所述外延設(shè)備中，所述可視窗口位于所述蓋板豎直方向上的中間位置，且位于所述蓋板的左半側(cè)或右半側(cè)。

進(jìn)一步的，在所述外延設(shè)備中，所述可視窗口在所述蓋板上豎直設(shè)置。

進(jìn)一步的，在所述外延設(shè)備中，所述可視窗口位于所述蓋板水平方向上的中間位置，且在豎直方向上貫穿所述蓋板。

進(jìn)一步的，在所述外延設(shè)備中，所述可視窗口位于所述蓋板水平方向上的中間位置，且位于所述蓋板的上半側(cè)或下半側(cè)。

進(jìn)一步的，在所述外延設(shè)備中，所述可視窗口的寬度為1mm～70mm。。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的外延設(shè)備具有以下有益效果：

1、通過將反應(yīng)腔室設(shè)置為雙層空心結(jié)構(gòu)，并設(shè)置有冷卻水進(jìn)出口，通過冷卻水進(jìn)出口在空心中通入冷卻水，用于在生長(zhǎng)外延層的過程中降低整個(gè)反應(yīng)腔室的溫度，防止外延設(shè)備各部件長(zhǎng)時(shí)間承受高溫，從而能夠一次生長(zhǎng)相對(duì)較厚的外延層，并且不影響外延設(shè)備的性能及機(jī)臺(tái)產(chǎn)能；

2、本發(fā)明使用射頻加熱線圈代替現(xiàn)有技術(shù)中的加熱燈管，并將射頻加熱線圈設(shè)置為空心，在其中通入冷卻水，以防止射頻加熱線圈的溫度過高，從而可以進(jìn)一步提高一次生長(zhǎng)的外延層的厚度；

3、將腔室蓋板的一部分設(shè)置為透明材質(zhì)，在蓋板上形成可視窗口，從而采 用紅外測(cè)溫裝置替換目前使用的熱電阻測(cè)溫，紅外測(cè)溫裝置的探頭在所述可視窗口上自由移動(dòng)，能夠測(cè)量整個(gè)晶圓內(nèi)的溫度分布，降低設(shè)備維護(hù)成本，使得維護(hù)簡(jiǎn)單方便，且不影響外延設(shè)備的穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實(shí)施例所提供的外延設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明一實(shí)施例所提供的反應(yīng)腔室的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明一實(shí)施例所提供的反應(yīng)腔室的結(jié)構(gòu)示意圖

圖4為本發(fā)明一實(shí)施例所提供的射頻加熱線圈的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明一實(shí)施例所提供的外延設(shè)備蓋板的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本發(fā)明一實(shí)施例所提供的外延設(shè)備蓋板的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為本發(fā)明一實(shí)施例所提供的外延設(shè)備蓋板的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8為本發(fā)明一實(shí)施例所提供的外延設(shè)備蓋板的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚易懂，以下結(jié)合說明書附圖，對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容做進(jìn)一步說明。當(dāng)然本發(fā)明并不局限于該具體實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

其次，本發(fā)明利用示意圖進(jìn)行了詳細(xì)的表述，在詳述本發(fā)明實(shí)例時(shí)，為了便于說明，示意圖不依照一般比例局部放大，不應(yīng)對(duì)此作為本發(fā)明的限定。

本發(fā)明的核心思想是：通過將反應(yīng)腔室設(shè)置為雙層空心結(jié)構(gòu)，并設(shè)置有冷卻水進(jìn)出口，通過冷卻水進(jìn)出口在空心中通入冷卻水，用于在生長(zhǎng)外延層的過程中降低整個(gè)反應(yīng)腔室的溫度，防止外延設(shè)備各部件長(zhǎng)時(shí)間承受高溫，；使用射頻加熱線圈代替現(xiàn)有技術(shù)中的加熱燈管，并將射頻加熱線圈設(shè)置為空心，在其中通入冷卻水，以防止射頻加熱線圈由于長(zhǎng)時(shí)間工作造成的高溫；將腔室蓋板的一部分設(shè)置為透明材質(zhì)，在蓋板上形成可視窗口，從而采用紅外測(cè)溫裝置替換目前使用的熱電阻測(cè)溫，能夠測(cè)量整個(gè)晶圓內(nèi)的溫度分布。

圖1為本發(fā)明一實(shí)施例所提供的外延設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，本發(fā)明提出一種外延設(shè)備10，包括反應(yīng)腔體100、位于所述反應(yīng)腔體100上部的 蓋板200以及位于所述反應(yīng)腔體100下部的托盤300，所述反應(yīng)腔體100設(shè)置為空心結(jié)構(gòu)，并設(shè)置有冷卻水進(jìn)出口(圖中為示出)，通過所述冷卻水進(jìn)出口在空心101中通入冷卻水，并且所述反應(yīng)腔室100外表面上鍍有金。

反應(yīng)腔室100具體的結(jié)構(gòu)請(qǐng)參照?qǐng)D2所示，其為本發(fā)明一實(shí)施例所提供的反應(yīng)腔室的結(jié)構(gòu)示意圖，所述反應(yīng)腔室100設(shè)置有空心結(jié)構(gòu)101，并設(shè)置有冷卻水進(jìn)出口(圖中為示出)，通過冷卻水接觸口在空心101中通入冷卻水，用于降低整個(gè)反應(yīng)腔室100的溫度，在形成外延層的過程中防止反應(yīng)腔室100的溫度過高，并且所述反應(yīng)腔室100外表面上鍍有金102，防止所述反應(yīng)腔室100散熱過快，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的外延設(shè)備避免了其中的部件承受長(zhǎng)時(shí)間的高溫，能夠一次生長(zhǎng)相對(duì)較厚的外延層，并且不影響外延設(shè)備的性能及機(jī)臺(tái)產(chǎn)能。

需要說明的是，在空心101中通入的冷卻水可以是流動(dòng)的，也可以是靜止定時(shí)更換的，例如在生長(zhǎng)外延層的前期定時(shí)更換冷卻水，隨著時(shí)間的增加更換的頻率隨之增加，在后期可以通入流動(dòng)的冷卻水；或者也可以進(jìn)行一次成膜更換一次冷卻水，在此對(duì)于所述空心101中冷卻水的更換不做限定。

請(qǐng)繼續(xù)參考圖1，所述外延設(shè)備10還包括射頻加熱線圈400，位于所述托盤300上靠近所述反應(yīng)腔室100的一側(cè)，用于向所述反應(yīng)腔室100提供熱量。所述射頻加熱線圈400的結(jié)構(gòu)示意圖請(qǐng)參照?qǐng)D4，所述射頻加熱線圈400設(shè)置為空心結(jié)構(gòu)，如圖中的空心401，并設(shè)置有冷卻水進(jìn)口402與出口403，用于向所述空心401中通入冷卻水，以防止射頻加熱線圈400的溫度過高，避免射頻加熱線圈400承受長(zhǎng)時(shí)間的高溫，從而可以進(jìn)一步提高一次生長(zhǎng)的外延層的厚度。與所述空心101類似，在所述空心401中通入的冷卻水可以是流動(dòng)的，也可以是靜止并定時(shí)更換的，例如在生長(zhǎng)外延層的前期定時(shí)更換冷卻水，隨著時(shí)間的增加更換的頻率隨之增加，在后期可以通入流動(dòng)的冷卻水；或者也可以進(jìn)行一次成膜更換一次冷卻水，在此對(duì)于冷卻水的更換不做限定。在所述射頻加熱線圈400下方安裝有調(diào)節(jié)高低的螺絲調(diào)節(jié)裝置404，用于調(diào)節(jié)所述射頻加熱線圈400不同部分的高度，在所述反應(yīng)腔室100內(nèi)溫度需求比較高的地方抬高所述射頻加熱線圈400的高度，在所述反應(yīng)腔室100內(nèi)溫度需求比較低的地方降低所述射頻加熱線圈400的高度，總之，根據(jù)所述反應(yīng)腔室100內(nèi)溫度的需求調(diào)整 所述射頻加熱線圈400的高度。

請(qǐng)繼續(xù)參考圖1，一部分所述蓋板為透明材質(zhì)，在所述蓋板200上形成可視窗口201，紅外測(cè)溫裝置的探頭20能夠在所述可視窗口201上自由移動(dòng)，從而探測(cè)到反應(yīng)腔室100內(nèi)部晶圓30的溫度。

由于在外延層生長(zhǎng)過程中，所述射頻加熱線圈400用于向所述腔室100提供熱量，所以所述透明材質(zhì)應(yīng)該是耐高溫的材質(zhì)，本實(shí)施例中，優(yōu)選的透明材質(zhì)為石英，在其他實(shí)施例中，所述透明材質(zhì)可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其余的耐高溫的透明的材質(zhì)。

所述可視窗口201可以為各種形狀，例如長(zhǎng)方形、正方形、圓形等，優(yōu)選的，所述可視窗口201為長(zhǎng)方形，設(shè)置在所述蓋板200的中間位置，所述紅外測(cè)溫裝置的探頭20能夠沿所述長(zhǎng)方形可視窗口201移動(dòng)，測(cè)量所述晶圓30的溫度。所述可視窗口201在所述蓋板200上的位置并不固定，通過以下幾個(gè)實(shí)施例介紹所述可視窗口201在所述蓋板200上的優(yōu)選位置。

首先，所述可視窗口201在所述蓋板200上橫向設(shè)置。

請(qǐng)參考圖5所示，其為本發(fā)明一實(shí)施例所提供的外延設(shè)備的蓋板的結(jié)構(gòu)示意圖。所述可視窗口201位于所述蓋板200豎直方向上的中間位置，且位于所述蓋板200的左半側(cè)，由于在外延硅生長(zhǎng)過程中，所述晶圓30需要不斷的旋轉(zhuǎn)，其整個(gè)所述晶圓30都會(huì)經(jīng)過所述可視窗口201，因此可以測(cè)量到整個(gè)晶圓30的溫度分布。同樣的，所述可視窗口201也可以位于所述蓋板200的右半側(cè)，與位于所述蓋板200的左半側(cè)的情況相同。需要說明的是，在這種情況下，所述可視窗口201應(yīng)該從所述蓋板200的左端延伸至所述蓋板200的中間，或者從所述蓋板200的右端延伸至所述蓋板200的中間，即所述可視窗口201的長(zhǎng)度為所述蓋板200長(zhǎng)度的一半，或大于所述蓋板200長(zhǎng)度的一半，由此保證所述紅外測(cè)溫裝置的探頭20能夠探測(cè)到整個(gè)所述晶圓30的溫度。

請(qǐng)參考圖6所示，其為本發(fā)明一實(shí)施例所提供的外延設(shè)備的蓋板的結(jié)構(gòu)示意圖。在上一實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述可視窗口201位于所述蓋板200豎直方向上的中間位置，且在水平方向上貫穿所述蓋板200，所述紅外測(cè)溫裝置的探頭20能夠在水平方向上從所述蓋板200的一端移動(dòng)到另一端，測(cè)量所述晶圓30某一水平方向上的溫度，然后通過晶圓30的旋轉(zhuǎn)，測(cè)量到整個(gè)所述晶圓30上的 溫度分布。與上一實(shí)施例相比，所述可視窗口201的面積增加，使用的透明材質(zhì)也增加，雖然在一定程度上增加了成本，但是測(cè)量整個(gè)晶圓30的溫度分布所用的時(shí)間減少，對(duì)所述晶圓30的溫度分布情況的分析會(huì)更加準(zhǔn)確，提高了溫度測(cè)量的效率。

其次，所述可視窗口201在所述蓋板200上豎直設(shè)置。

請(qǐng)參考圖7所示，其為本發(fā)明一實(shí)施例所提供的外延設(shè)備的蓋板的結(jié)構(gòu)示意圖。所述可視窗口201位于所述蓋板200水平方向上的中間位置，且位于所述蓋板200的上半側(cè)，由于在外延硅生長(zhǎng)過程中，所述晶圓30需要不斷的旋轉(zhuǎn)，其整個(gè)所述晶圓30都會(huì)經(jīng)過所述可視窗口201，因此可以測(cè)量到整個(gè)晶圓30的溫度分布。同樣的，所述可視窗口201也可以位于所述蓋板200的下半側(cè)，與位于所述蓋板200的上半側(cè)的情況相同。需要說明的是，在這種情況下，所述可視窗口201應(yīng)該從所述蓋板200的上端延伸至所述蓋板200的中間，或者從所述蓋板200的下端延伸至所述蓋板200的中間，即所述可視窗口201的長(zhǎng)度為所述蓋板200寬度的一半，或大于所述蓋板200寬度的一半，由此保證所述紅外測(cè)溫裝置的探頭20能夠探測(cè)到整個(gè)所述晶圓30的溫度。

請(qǐng)參考圖8所示，其為本發(fā)明一實(shí)施例所提供的外延設(shè)備的蓋板的結(jié)構(gòu)示意圖。在上一實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述可視窗口201位于所述蓋板200水平方向上的中間位置，且在豎直方向上貫穿所述蓋板200。所述紅外測(cè)溫裝置的探頭20能夠在豎直方向上從所述蓋板200的一端移動(dòng)到另一端，測(cè)量晶圓30某一豎直方向上的溫度，然后通過晶圓30的旋轉(zhuǎn)，測(cè)量到整個(gè)所述晶圓30上的溫度分布。與上一實(shí)施例相比，所述可視窗口201的面積增加，使用的透明材質(zhì)也增加，雖然在一定程度上增加了成本，但是測(cè)量整個(gè)晶圓30的溫度分布所用的時(shí)間減少，對(duì)所述晶圓30的溫度分布情況的分析會(huì)更加準(zhǔn)確，提高了溫度測(cè)量的效率。

在上述實(shí)施例中，所述可視窗口201在所述蓋板200上橫向設(shè)置或豎直設(shè)置，在其他實(shí)施例中，所述可視窗口201也可以在所述蓋板200上斜向設(shè)置，或者所述可視窗口201呈其他形狀，并在所述蓋板200上的不同位置或沿不同方向設(shè)置。本發(fā)明中，僅提供了所述可視窗口201的最優(yōu)形狀及最佳位置，但是對(duì)所述可視窗口201的形狀，以及所述可視窗口201在所述蓋板200上的位 置不做限定，以所述探頭20能夠盡可能的檢測(cè)到所述晶圓30上不同位置的溫度為原則。

可以理解的是，所述蓋板200的長(zhǎng)度與寬度是相對(duì)而言的，在圖5與圖6中，所述長(zhǎng)度代表所述可視窗口201所在方向上蓋板200的尺寸，在圖7與圖8中，所述寬度代表所述可視窗口201所在方向上蓋板200的尺寸，若在圖5與圖6中，所述可視窗口201所在方向上蓋板200的尺寸為寬度，則在圖7與圖8中，所述可視窗口201所在方向上蓋板200的尺寸為長(zhǎng)度。在圖5～圖8中，所述蓋板200的方向并未改變。并且，所述蓋板200的水平方向與豎直方向也是相對(duì)而言的，所述水平方向與豎直方向均是指圖1～圖8中的水平方向與豎直方向。

需要說明的是，所述反應(yīng)腔室100上與所述可視窗口201對(duì)應(yīng)的地方是實(shí)心設(shè)置，不能設(shè)置為空心結(jié)構(gòu)，防止冷卻水降溫影響所述探頭20對(duì)所述反應(yīng)腔室100內(nèi)晶圓溫度的測(cè)量，所述反應(yīng)腔室100的結(jié)構(gòu)示意圖請(qǐng)參照?qǐng)D3所示，包含有實(shí)心結(jié)構(gòu)103。

所述可視窗口201的寬度為1mm～70mm，例如：5mm、15mm、25mm、35mm、45mm、55mm、65mm或70mm。所述可視窗口的寬度需要保證所述紅外測(cè)溫裝置的探頭20能夠探測(cè)到所述晶圓30某一位置處的溫度。所述可視窗口201的長(zhǎng)度則如上述實(shí)施例所述，大于其所在方向上所述蓋板200尺寸的一半。

綜上所述，本發(fā)明提供的外延設(shè)備，通過將反應(yīng)腔室設(shè)置為雙層空心結(jié)構(gòu)，并設(shè)置有冷卻水進(jìn)出口，通過冷卻水進(jìn)出口在空心中通入冷卻水，用于在生長(zhǎng)外延層的過程中降低整個(gè)反應(yīng)腔室的溫度，防止外延設(shè)備各部件長(zhǎng)時(shí)間承受高溫，從而能夠一次生長(zhǎng)相對(duì)較厚的外延層，并且不影響外延設(shè)備的性能及機(jī)臺(tái)產(chǎn)能；本發(fā)明使用射頻加熱線圈代替現(xiàn)有技術(shù)中的加熱燈管，并將射頻加熱線圈設(shè)置為空心，在其中通入冷卻水，以防止射頻加熱線圈的溫度過高，從而可以進(jìn)一步提高一次生長(zhǎng)的外延層的厚度；將腔室蓋板的一部分設(shè)置為透明材質(zhì)，在蓋板上形成可視窗口，從而采用紅外測(cè)溫裝置替換目前使用的熱電阻測(cè)溫，紅外測(cè)溫裝置的探頭在所述可視窗口上自由移動(dòng)，能夠測(cè)量整個(gè)晶圓內(nèi)的溫度分布，降低設(shè)備維護(hù)成本，使得維護(hù)簡(jiǎn)單方便，且不影響外延設(shè)備的穩(wěn)定性。

上述描述僅是對(duì)本發(fā)明較佳實(shí)施例的描述，并非對(duì)本發(fā)明范圍的任何限 定，本發(fā)明領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)上述揭示內(nèi)容做的任何變更、修飾，均屬于權(quán)利要求書的保護(hù)范圍。