专利名称：托盘及具有其的基片加工设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及微电子技术领域，特别涉及一种托盘及具有其的基片加工设备。
背景技术：
感应加热由于具有加热速度快、效率高、加热温度高等优点被用于CVD(化学气相淀积)，尤其是需要加热到高温的CVD设备，如=MOCVD (金属有机化合物化学气相淀积)。对于工业化生产用的CVD设备而言，温度均匀性能够保证产品的质量，尤其是承载基片的托盘上温度均匀性对于工艺性能具有很重要的作用，为了达到该温度均匀性，目前可采用Aixtron行星式结构采用水平式感应加热线圈加热整个石墨大托盘，大托盘上承载可自转的小托盘，通过小托盘自转来实现小托盘内较好的温度均匀性，然而由于感应电流在整个大托盘内流动，使温度均匀性受到限制。另外一种设计是为了得到较大的产能，提出了多托盘结构的反应腔设计，每个托盘上均承载一定数量的基片，随着托盘数量增加，反应腔容量随之大规模增大。同时，由于该多托盘结构反应腔采用立式感应加热的方式进行加热，所以在温度均匀性控制方面相对单托盘结构困难很多。现有技术的缺点是，由于感应加热的特性即离线圈越近，磁力线越密，感应电流密度越大，被加热到的温度就越高；离线圈越远，磁力线越疏，感应电流密度越小，被加热到的温度就越低。因此托盘的被加热温度从边缘到中心逐渐降低，从而导致托盘的加热温度不均匀，因此很难达到MOCVD外延生长的工艺要求。
发明内容
本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，特别解决托盘加热不均匀的缺点。为此，本发明的目的在于提出一种使加热更为均匀，且结构简单的托盘。本发明的另一目的在于提出一种基片加工设备。本发明的再一目的在于提出另一种基片加工设备。为了实现上述目的，本发明一方面的实施例提出一种托盘，包括托盘本体，所述托盘本体内部具有中空结构，其中，所述中空结构中填充有熔点低于所述托盘本体的材料。根据本发明实施例的托盘，托盘在感应电流的作用下自身温度升高，达到托盘内填充材料的熔点，使托盘内填充的材料融化为液态，从而形成热对流使液态温度均匀，通过热传导使托盘表面温度到达均衡性，因此提高对基片进行MOCVD (金属有机化合物化学气相淀积)的温度均匀性，达到理想工艺要求。在本发明的一个实施例中，所述托盘本体具有环形基片承载区，在所述基片承载区所对应的位置设置有环形中空结构。 在本发明的一个实施例中，所述托盘本体包括第一本体，所述第一本体的下表面具有第一凹槽；和第二本体，所述第二本体的上表面具有与所述第一凹槽匹配的第二凹槽，所述第一本体和第二本体相互连接以使所述第一凹槽和第二凹槽形成所述中空结构。、
在本发明的一个实施例中，所述托盘还包括设置在所述托盘本体之间的第一连接机构，所述第一连接结构将所述第一本体和第二本体相连。在本发明的一个实施例中，所述托盘本体包括第三本体；和第四本体，所述第四本体设置在所述第三本体之下，其中，所述第四本体中形成有所述中空结构。在本发明的一个实施例中，所述托盘还包括设置在所述托盘本体之间的第二连接机构，所述第二连接结构将所述第三本体和第四本体相连。在本发明的一个实施例中，所述填充在所述中空结构中的材料为铋、锡、铅、镉和铟之一，或为所述铋、锡、铅、镉和铟中任意至少两种的组合。在本发明的一个实施例中，所述托盘还包括形成在所述托盘本体中的至少一个通道，所述至少一个通道的一端与所述中空结构相连，另一端暴露在所述托盘本体的外边缘，所述通道用于向所述中空结构中填充所述材料。在本发明的一个实施例中，所述通道中填充有石墨、SiC、钥或钥合金。在本发明的一个实施例中，所述托盘本体为石墨、SiC、钥或钥合金。在本发明的一个实施例中，如果所述托盘本体为石墨，则所述托盘本体的表面还涂覆有SiC或氮化硼。本发明另一方面的实施例提出一种基片加工设备，包括反应腔，所述反应腔包括反应腔内壁和反应腔外壁，所述反应腔内壁用于限定反应空间；多个感应线圈，所述多个感应线圈设置在所述反应腔外壁的外侧；和一个托盘，所述托盘为上述第一方面实施例的托盘。根据本发明实施例的基片加工设备，感应线圈对托盘进行感应加热，托盘温度提高到内部填充材料的熔点，形成液态材料，液态材料形成热对流并与托盘发生热交换，从而使托盘表面温度更为均匀，到达基片的MOCVD (金属有机化合物化学气相淀积)的工艺要求。本发明第三方面的实施例提出一种基片加工设备，包括反应腔，所述反应腔包括反应腔内壁和反应腔外壁，所述反应腔内壁用于限定反应空间；多个感应线圈，所述多个感应线圈设置在所述反应腔外壁的外侧；和多个托盘，所述托盘为上述第一方面实施例的托盘。根据本发明实施例的基片加工设备，反应腔内的反应空间内设置多个托盘，能够提高基片加工效率。在本发明的一个实施例中，所述多个托盘在所述反应空间内竖直地或水平地等间
隔设置。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中图I为本发明一个实施例的托盘纵向剖面图；图2为本发明另一实施例的托盘纵向剖面图3为本发明再一实施例的托盘纵向剖面图；以及图4为本发明实施例的基片加工设备的示意图。
具体实施例方式下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。下面结合附图1-3首先描述根据本发明实施例的托盘。实施例I如图I所示，为本发明一个实施例的托盘的纵向剖视图。根据本发明实施例的托盘100包括托盘本体110，托盘本体110内部具有中空结构111。其中，中空结构111中填充有熔点低于托盘本体110的材料，优选为金属。根据本发明实施例的托盘100，在托盘本体110中填充有熔点低于托盘本体110的材料，在感应加热过程中，当托盘本体110温度升高达到填充材料的熔点时，填充材料融化成液态，液态填充材料自身形成热对流使自身温度均匀，并且液态填充材料与托盘本体形成热交换，从而减小托盘100表面的温度差，达到基片MOCVD的工艺要求。优选地，在本发明的一个实施例中，填充在中空结构111中的材料例如包括但不限于铋、锡、铅、镉、铟的其中之一或者其中任意几种的组合，托盘本体110包括但不限于石墨、SiC、钥或钥合金。石墨、SiC、钥或钥合金的熔点高于铋、锡、铅、镉、铟。因此，在感应加热过程中，填充材料融化为液体，并且液态铋、锡、铅、镉、铟具有更高的热导性，从而快速地使托盘100表面温度一致。如果托盘本体110为石墨，则托盘本体110的表面还涂覆有SiC或氮化硼。此外，托盘本体110具有环形基片承载区，在基片承载区所对应的位置设置有环形的中空结构111。需理解，中空结构111的形状设计成与托盘本体110的基片承载区形状吻合，使两者之间的热传递方便，达到温度一致性快速，但是，本领域的普通技术人员知道，两者的形状也可以不同，例如中空结构可以为圆形、或多边形且该多边形沿托盘本体110的基片承载区均匀分布，也能够达到基于本发明思想的托盘表面温度一致，这些也应列为本发明保护范围。
实施例2如图2所示，为本发明另一实施例的托盘的纵向剖视图。在本发明的一些实施例中，托盘本体200包括第一本体210和第二本体220。其中，第一本体210的下表面具有第一凹槽211。第二本体220的上表面具有与第一凹槽211匹配的第二凹槽221，第一本体210和第二本体220相互连接以使第一凹槽211和第二凹槽221形成所述中空结构。通过在第一本体210的下表面设置第一凹槽211和在第二本体220的上表面设置第二凹槽221使第一本体210和第二本体220的加工更为简单、方便。另外，优选地，在本发明的一个实施例中，通 过设置在第一本体210和第二本体220之间的第一连接机构213连接第一本体210和第二本体220。例如第一连接机构213可以为螺栓或销，其安装拆卸更为简单。实施例3另外，如图3所示，为本发明再一实施例的托盘的纵向剖视图。为使托盘在设计上更加简单，托盘本体还可以包括第三本体310和第四本体320。其中，第四本体320设置在第三本体310之下，如图3所示，并在第四本体320中形成有中空结构321。优选地，通过第二连接机构312连接第四本体320和第三本体310。例如，上述第二连接装置312可以为螺栓或销。在本发明的实施例1-3中，任何一种实施例1-3中的托盘本体上设置有通道(如图I所示的通道112、图2所示的通道212、图3所示的通道311)。以下以图I为例进行描述。通道112形成在托盘本体110中，例如，可以为I个或者多个通道。通道112的一端与中空结构相连，另一端暴露在托盘本体110的外边缘。将高温液体填充材料从通道112中注入托盘本体110中，并用熔点高的石墨、SiC、钥或钥合金等材料封闭通道112。从而形成如图I所示的托盘。需理解，图2和图3所示的托盘的填充方式与填充材料与图I所示的托盘填充方式和填材料类似，为了减少冗余，省略说明。在本发明的一个实施例中，如果托盘本体为石墨材料，则托盘本体的表面涂覆有SiC或氮化硼。SiC或氮化硼比较致密，化学稳定性好，能够防止托盘本体损坏。根据本发明实施例的托盘，在托盘本体中填充有熔点低于所述托盘本体的材料，在感应加热过程中，当托盘本体温度升高达到填充材料的熔点时，填充材料会融化成液态，液态填充材料自身形成热对流使自身温度均勻，并且液态填充材料与托盘本体形成热交换，从而减小托盘表面的温度差。另外，通过托盘本体可通过组装形成，从而使托盘本体加工更为方便。通过螺栓或销连接使得安装拆卸更为简单。此外，本发明实施例的托盘结构简单，易于实现。下面结合图4描述根据本发明实施例的基片加工设备。根据本发明实施例的基片加工设备包括反应腔、多个感应线圈和一个托盘。优选地，如图4所示，为本发明实施例的基片加工设备。基片加工设备400包括反应腔440、多个感应线圈430和多个呈竖直或水平等间隔设置的托盘420。多个托盘420能够同时对多个基片进行加工，提高基片加工效率。以下均以多个托盘为例进行描述。结合图4，在本发明的一些示例中，反应腔440包括反应腔内壁和反应腔外壁，反应腔内壁用于限定反应空间。多个感应线圈430设置在反应腔440外壁的外侧。托盘420为上述第一方面实施例的托盘，托盘通过中空区域与柱状进气结构410相连，其托盘420内部为中空结构421。根据本发明实施例的基片加工设备400，感应线圈430对托盘420进行感应加热，托盘温度提高至内部填充材料的熔点，形成液态材料，液态材料形成热对流并与托盘420的表面发生热交换，从而使托盘420表面温度更为均匀，到达基片的MOCVD (金属有机化合物化学气相淀积)的工艺要求，多个托盘420能够同时对多个基片进行加工，提高基片加工效率。另外，该基片加工设备400结构简单，易操作。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。
权利要求
1.一种托盘，其特征在于，包括 托盘本体，所述托盘本体内部具有中空结构，其中，所述中空结构中填充有熔点低于所述托盘本体的材料。
2.如权利要求I所述的托盘，其特征在于，所述托盘本体具有环形基片承载区，在所述基片承载区所对应的位置设置有环形中空结构。
3.如权利要求I所述的托盘，其特征在于，所述托盘本体包括 第一本体，所述第一本体的下表面具有第一凹槽；和 第二本体，所述第二本体的上表面具有与所述第一凹槽匹配的第二凹槽，所述第一本体和第二本体相互连接以使所述第一凹槽和第二凹槽形成所述中空结构。
4.如权利要求I所述的托盘，其特征在于，还包括 设置在所述托盘本体之间的第一连接机构，所述第一连接结构将所述第一本体和第二本体相连。
5.如权利要求I所述的托盘，其特征在于，所述托盘本体包括 第三本体；和 第四本体，所述第四本体设置在所述第三本体之下，其中，所述第四本体中形成有所述中空结构。
6.如权利要求5所述的托盘，其特征在于，还包括 设置在所述托盘本体之间的第二连接机构，所述第二连接结构将所述第三本体和第四本体相连。
7.如权利要求1-6任一项所述的托盘，其特征在于，所述填充在所述中空结构中的材料为铋、锡、铅、镉和铟之一，或为所述铋、锡、铅、镉和铟中任意至少两种的组合。
8.如权利要求7所述的托盘，其特征在于，还包括 形成在所述托盘本体中的至少一个通道，所述至少一个通道的一端与所述中空结构相连，另一端暴露在所述托盘本体的外边缘，所述通道用于向所述中空结构中填充所述材料。
9.如权利要求8所述的托盘，其特征在于，所述通道中填充有石墨、SiC、钥或钥合金。
10.如权利要求I所述的托盘，其特征在于，所述托盘本体为石墨、SiC、钥或钥合金。
11.如权利要求10所述的托盘，其特征在于，如果所述托盘本体为石墨，则所述托盘本体的表面还涂覆有SiC或氮化硼。
12.—种基片加工设备，其特征在于，包括 反应腔，所述反应腔包括反应腔内壁和反应腔外壁，所述反应腔内壁用于限定有反应空间； 多个感应线圈，所述多个感应线圈设置在所述反应腔外壁的外侧；和 一个托盘，所述托盘为如权利要求1-11任一项所述的托盘。
13.一种基片加工设备，其特征在于，包括 反应腔，所述反应腔包括反应腔内壁和反应腔外壁，所述反应腔内壁用于限定反应空间； 多个感应线圈，所述多个感应线圈设置在所述反应腔外壁的外侧；和 多个托盘，所述托盘为如权利要求1-11任一项所述的托盘。
14.如权利要求13所述的基片加工设备，其特征在于，所述多个托盘在所述反应空间内竖直地或水平 地等间隔设置。
全文摘要
本发明提出一种托盘，包括托盘本体，所述托盘本体内部具有中空结构，其中，所述中空结构中填充有熔点低于所述托盘本体的材料。本发明还提出一种基片加工设备，所述基片加工设备包括上述托盘。根据本发明的基片加工设备，当托盘温度达到一定温度时，托盘内填充的材料融化为液态，因而根据材料液态的特性使托盘表面温度更为均匀，从而提高基片加工设备对基片进行MOCVD(金属有机化合物化学气相淀积)的温度均匀性。另外，本发明的托盘结构简单，成本低且实用性强。
文档编号C23C16/46GK102719808SQ201110079030
公开日2012年10月10日 申请日期2011年3月30日 优先权日2011年3月30日
发明者徐亚伟 申请人:北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司