专利名称：化学气相沉积装置及其控制方法
技术领域：
本发明提供化学气相沉积(CVD)装置及其控制方法，更具体涉及设置有检测管的 CVD装置及其控制方法，其中温度计可在不接触的情况下通过所述检测管检测基座和基片 的温度。
背景技术：
化学气相沉积(CVD)装置是用于在晶片上沉积薄膜的装置。具体而言，金属有机 化学气相沉积(MOCVD)装置是用于通过将III族和V族化合物供给至腔室中而在基片上沉 积氮化镓薄膜的装置。为了沉积氮化镓薄膜，MOCVD装置在600°C 1300°C的高温下实施工艺。高温致 使难以对基片或基座使用接触型温度计。因此，MOCVD装置使用了非接触型温度计，例如红外温度计或光学高温计。另外，所述CVD装置在非接触型温度计和工艺室之间设置有穿过所述装置的检测 管，使得位于工艺室外部的非接触型温度计可以检测置于工艺室内部的基片的温度。但是，某些工艺气体可能在工艺过程中回流进入检测管中，因为检测管与工艺室 是连通的。如果所述工艺气沉积在检测管的内壁上，可能会堵塞检测管或对温度检测产生 影响。
发明内容
本发明提供了化学气相沉积(CVD)装置和其控制方法，其中通过检测管向基片或 基座注入吹扫气，以防止工艺气引入检测管中。在一个方面，化学气相沉积(CVD)装置包括腔室；设置在所述腔室内的在其上放 置基片的基座；设置在所述基座上方并供给工艺气的工艺气供给单元；设置在所述基座上 方并朝向所述基座或基片开口的检测管；安装在所述检测管的末端并通过所述检测管检测 所述基座或基片的温度的温度检测部件；和将吹扫气注入所述检测管的吹扫气供给单元。在另一方面，化学气相沉积(CVD)装置包括腔室；设置在所述腔室内的在其上放 置基片的基座；设置在所述基座上方并供给工艺气的工艺气供给单元；设置在所述基座上 方并朝向所述基座或基片开口的检测管；安装在所述检测管的末端并通过所述检测管检测 基座或基片温度的温度检测部件；将第一吹扫气注入所述检测管的第一吹扫气供给单元； 和将第二吹扫气注入所述检测管的第二吹扫气供给单元。在又一方面，控制化学气相沉积(CVD)装置的方法包括将基片放置在腔室内设置的基座上；对所述基片和基座进行加热；将工艺气注入所述腔室中；将吹扫气注入检测 管中；和通过所述检测管检测所述基片或基座的温度。
图1示出了本发明第一示例性实施方式的化学气相沉积(CVD)装置的剖视图；图2示出了本发明第一示例性实施方式的CVD装置中检测管的剖视图；图3示出了本发明第二示例性实施方式的CVD装置的剖视图；图4示出了本发明第二示例性实施方式的CVD装置中检测管的剖视图；和图5为本发明一个示例性实施方式的CVD装置控制方法的流程图。
具体实施例方式现将具体引用本发明的优选实施方式，其实例在下文附图中进行了描述，其中相 同的附图标记在全部附图中表示相同的部件。以下参照附图对实施方式进行说明以解释本 发明。以下，将根据本发明的第一示例性实施方式说明化学气相沉积(CVD)装置。图1示出了本发明第一示例性实施方式的CVD装置的剖视图。如图1所示，该实 施方式中的金属有机化学气相沉积(MOCVD)装置包括形成外观的腔室100。另外，工艺气供 给单元110设置在腔室100上部内侧，并将III族和V族气体注入腔室100。工艺气供给单元110可通过喷淋头实施，所述喷淋头包括第一工艺气供给通道 114、第二工艺气供给通道115和冷却通道116。第二工艺气供给通道115与第一工艺气供 给通道114分开设置，使得第一工艺气和第二工艺气不能相互混合。将第一工艺气供给通 道114和第二工艺气供给通道115各自形成为穿过冷却通道116。冷却水经冷却通道116 流过并使喷淋头底部温度降低。这防止了工艺气在喷淋头底部发生反应。替代性地，工艺气供给单元110可以以喷嘴的形式实现。基座设置在工艺气供给单元110的下方。基座120上可放置多个基片S。基座120 下可设置旋转轴160，且可在伸出腔室100外的旋转轴160下端装配发动机170。在这种情 况下，在实施工艺时，通过旋转轴160和安装在腔室100外部的发动机170使基座120旋转。在腔室100中，在基座120下可安装有加热基座120的加热器130。加热器130可 设置多个。加热器130可将放置于基座120上的基片S加热至600°C 1300°C的温度。此 处可使用钨加热器或射频(RF)加热器等作为加热器130。基座120和加热器130的侧面可设置有隔墙150，并使隔墙150延伸至腔室100的 底部。另外，在隔墙150和腔室100的内壁之间可安装有J形衬里140。衬里140防止颗粒 沉积在腔室100内部和隔墙150上。此处，衬里140可以由石英制成。在该示例性实施方 式中，使用者可选择是否使用所述衬里140。在腔室100的下部形成有排气管190，通过该排气管190可以排出工艺后剩余的气 体和颗粒。排气管190与衬里140中形成的孔180连通。因此，工艺后剩余的气体和颗粒 由衬里140引导并通过排气管190排出。另外，排气管190中可安装有泵(未示出)、用于 净化排气的气体洗涤器(未示出)等。同时，如图1所示，工艺气供给单元110的上部外侧可安装作为温度检测部件的非接触型温度计200，所述温度检测部件用于检测腔室100内部基片S或基座120的温度。尽 管没有示出，但所述非接触型温度计可以安装在腔室100的上盖处。另外，工艺气供给单元 110中设置有检测管111，使得非接触型温度计200可以在工艺室的外部检测基片S或基座 120的温度。以下将详细说明第一示例性实施方式的非接触型温度计200和检测管111。图2 示出了本发明的第一示例性实施方式的CVD装置中检测管的剖视图。在工艺过程中，放置基片S或基座120的腔室100内部，即工艺室的温度升高至 1300°C。由此，所述非接触型温度计200被用作温度检测部件以检测基片S或基座120的 温度，如图2所示，所述非接触型温度计200安装在工艺室的外部。可使用光学高温计或红外温度计作为非接触型温度计200，其中所述光学高温计 通过比较对象亮度和参比亮度来测量温度，所述红外温度计基于对象辐射出的红外能量检 测温度。检测管111设置为贯穿在非接触型温度计200和工艺室之间，以使安装在工艺室 外部的非接触型温度计200可以检测出放置在工艺室内部的基片S或基座120的温度。如图2所示，检测管111可穿过用作工艺气供给单元110的喷淋头。非接触型温度计200放置于检测管111的上端。另外，构成检测管111下端的出 口 112朝向基座120打开。检测管111的出口 112可形成为直径小于检测管111主体的内 径。但是，因为检测管111的出口 112与工艺室连通，所以工艺气可能通过检测管111 的出口 112回流到检测管111中。如果工艺气被导入至检测管111中，其可能沉积于检测 管111的内壁和非接触型温度计200的镜片部分上。另外，工艺气可能堵塞检测管111。具体地，如果引入检测管111中的工艺气沉积在非接触型温度计200的镜片部分 上，检测到的温度可能会出现较大误差。因此，本发明第一示例性实施方式的CVD装置在检测管111的上部一侧处设置有 吹扫气供给单元210，以将吹扫气注入检测管111中。在工艺过程中，吹扫气供给单元210 持续地向检测管111内供给吹扫气。注入至检测管111的吹扫气通过检测管111的出口 112得以连续排出，并阻止工艺气通过检测管111的出口 112被导入。此时，可使用如氮气 或氢气等惰性气体作为吹扫气。如果使用惰性气体作为吹扫气，则不会影响腔室100内的处理条件。但是，过大量 的吹扫气可能改变工艺条件。另一方面，过少量的吹扫气可能不足以阻止外来物通过检测 管111的出口 112被导入。因此，本发明的一个示例性实施方式的吹扫气供给单元210可被配置为具有控制 器220，如质量流量控制器(MFC)或自动压力控制器(APC)，从而控制要注入检测管111中 的吹扫气的流量或压力。在这种情况下，吹扫气的流量或压力可根据工艺而作适当改变。控 制器220可以根据使用者的选择而设置。同时，用于工艺气的氨气可用作吹扫气供给单元210供给的吹扫气。因为氨气本 身为工艺气，即使通过检测管111注入了大量氨气也不会对外延工艺产生影响。在将氨气供给为吹扫气的情况中，吹扫气供给单元210可设置有控制器220如MFC 或APC，从而对注入检测管111中的氨气的量进行控制，并由此根据工艺以适宜的压力提供
在本示例性实施方式中通过检测管111注入氨气的原因是因为本示例性实施方 式的CVD装置是通过使用III族和V族反应气沉积氮化镓层的MOCVD装置来实施的。因此， 如果工艺气不同，可以将不同的工艺气通过检测管111注入。同时，在没有供给吹扫气或改变工艺环境时，外来物可能被导入并粘附于放置在 非接触型温度计200前端的镜片部分。因此，可在检测管111和非接触型温度计200之间设置窗体113，从而可防止外来 物直接粘附至物镜。窗体113可含有强度和化学物耐受性优异的石英等。另外，非接触型温度计200 可以以可拆卸的方式安装在检测管111的上侧，而且窗体113可以以可拆卸的方式装配在 检测管111上端和非接触型温度计200之间。在这种情况下，通过在将非接触型温度计200 从检测管111上拆卸下来后分离窗体113，而可以周期性地清洁粘附于窗体113上的外来 物。以下，将说明本发明第二示例性实施方式的化学气相沉积(CVD)装置。图3示出了本发明第二示例性实施方式的CVD装置的剖视图。图4示出了本发明 第二示例性实施方式的CVD装置中检测管的剖视图。与第一示例性实施方式相比，相同的 附图标记指代相同的要素，为了说明方便，将避免进行重复性描述。第一示例性实施方式的CVD装置在检测管111的上部一侧设置有吹扫气供给单元 210，从而将吹扫气注入检测管111中(参见图1和图2)。另外，由吹扫气供给单元210供 给的吹扫气被配置为选择性地使用氮气、氢气和氨气中的一种。相反，第二示例性实施方式的CVD装置独立地设置有第一吹扫气供给单元211和 第二吹扫气供给单元212，从而分别将不同种类的吹扫气注入检测管111中(参见图3和图 4)。第一吹扫气供给单元211设置在检测管111上部的一侧上并将第一吹扫气注入至 检测管111。可使用如氮气或氢气等惰性气体作为第一吹扫气。必要时，第一吹扫气供给单 元211可设置有第一控制器221，如质量流量控制器(MFC)或自动压力控制器(APC)，从而 控制要注入检测管111中的第一吹扫气的流量或压力，以便可以根据工艺控制第一吹扫气 的流量或压力。第二吹扫气供给单元212设置在检测管111下部的一侧，并将第二吹扫气注入检 测管111中。可使用如氨气等工艺气作为第二吹扫气。但是，如果已经将工艺气用作第一 吹扫气，则可将惰性气体用作第二吹扫气。必要时，第二吹扫气供给单元212也可设置有第 二控制器222如MFC或APC，从而控制要注入检测管111中的第二吹扫气的流量或压力，以 便可以根据工艺控制第二吹扫气的流量或压力。本发明的第二示例性实施方式的CVD装置可以更有效地防止工艺气回流进入检 测管111中，因为大量氨气和吹扫气一起经检测管111排出。本发明第一和第二示例性实施方式的CVD装置持续性地将吹扫气或氨气从检测 管111的内部释放至位于检测管111下端处的检测管111的出口 112，从而防止工艺气被导 入检测管111中。因此，非接触型温度计200可通过检测管111正确地检测基片S或基座120的温度，使得可以高质量地沉积薄膜。另外，可以扩大检测管111的出口 112，所述出口 112原本被形成为尽可能窄小以 防止工艺气被导入检测管111中。随着检测管111的出口 112得到扩大，非接触型温度计 200可采用相对廉价的具有较低数值孔径的物镜。因此，即使非接触型温度计200相对廉价 且性能较低，其性能也足以正确地进行温度检测。本发明第二示例性实施方式的实验结果表明，直径为2. 6mm的常规检测管出口在 光学高温计的解析度和温度检测性能上与本实施方式中将出口 112扩大至直径为3. 5mm时 的情况相近，而且与常规的情况相比，该光学高温计的数值孔径降低了 10%以上。同时，本发明第一和第二示例性实施方式的非接触型温度计200和检测管111可 安装并形成有多个，从而检测基片S和基座120在多个位置处的温度。以下，将说明本发明一个示例性实施方式的化学气相沉积(CVD)装置的控制方 法。图5是本发明一个示例性实施方式的CVD装置控制方法的流程图。该示例性实施方式的CVD装置的控制方法包括在操作SlOO中将基片S放置于安 装在腔室100内的基座120上；在操作S200中加热基片S或基座120 ；在操作S300中将工 艺气注入腔室100中；在操作S400中通过检测管111注入吹扫气；在操作S500中控制吹 扫气的压力；在操作S600中通过检测管111检测基片S或基座120的温度；和在操作S700 中控制基片S或基座120的温度。在该示例性实施方式的CVD装置中，在操作SlOO中将至少一个基片S放置在腔室 100内的基座120上，以对基片S进行沉积工艺。在操作S200中用于控制温度的加热器130对基座120和/或基片S进行加热。为 了加热基座120和/或基片S，加热器130可根据工艺所需的温度而在600°C 1300°C变 化。例如，在基片S被加热器130加热的状态下向基片S供给III族和V族工艺气时，在操 作S300中于基片S上生长氮化镓层。同时，通常在发光二极管(LED)的制造中进行生长氮化镓层的外延工艺。在这种 情况下，改变基片温度和工艺气类型以生长量子阱层。此时，温度的改变须精确进行以高质 量地制造LED。虽然温度由加热器130进行调节，但是温度检测部件200须正确地检测基片S或 基座120的温度，从而有效地实现加热器130的温度调节。然而，在工艺过程中，一部分工艺气可通过检测管111的出口 112被导入并沉积在 检测管111的内壁或温度检测部件200的镜片部分。具体而言，如果镜片部分上沉积有外 来物，则检测的温度可能出现误差。因此，在操作S400中将如氮气、氢气或氨气等吹扫气(即部分工艺气)注入检测 管111中，并通过检测管111的出口 112排出，从而防止工艺气通过检测管111的出口 112 回流进入检测管111中。为了防止工艺气回流，如果将氮气或氢气大量地注入检测管111，则大量吹扫气注 入工艺室中并干扰外延工艺本身。因此，在操作S500中设置用于控制要注入检测管111中 的吹扫气的流量或压力的控制器220，如质量流量控制器(MFC)或自动压力控制器(APC)， 从而根据工艺控制吹扫气的流量或压力。使用前述配置，在操作S600中温度检测部件200可以正确地检测基片S或基座120的温度。另外，在操作S700中加热器130可以在正确检测的温度的基础上，精确地控制 温度。由此，可高质量地制造LED器件。 在已经参照本发明的示例性实施方式具体地示出并描述本发明的情况下，本领域 技术人员会理解到在不脱离由所附权利要求书所限定的本发明的实质和范围的情况下，可 在其中作出各种形式和细节上的改变。所述示例性实施方式应视为只具有描述意义而并非 出于限制目的。因此，本发明的范围不受本发明的具体描述的限定，而是受所附权利要求书 的限定，而且位于所述范围内的所有不同会被理解为包括在本发明内。
权利要求
1.一种化学气相沉积(CVD)装置，所述装置包含腔室；设置在所述腔室内的在其上放置基片的基座； 设置在所述基座上方并供给工艺气的工艺气供给单元； 设置在所述基座上方并朝向所述基座或所述基片开口的检测管； 安装在所述检测管的末端并通过所述检测管检测所述基座或所述基片的温度的温度 检测部件；和将吹扫气注入所述检测管的吹扫气供给单元。
2.如权利要求1所述的CVD装置，其中，注入所述检测管中的所述吹扫气包含选自氮 气、氢气和氨气中的一种。
3.如权利要求1所述的CVD装置，其中，所述吹扫气供给单元还包含控制注入所述检测 管的所述吹扫气的供给量的控制器。
4.如权利要求1所述的CVD装置，其中，所述检测管包含贯穿所述吹扫气供给单元的中 空结构。
5.如权利要求1所述的CVD装置，其中，所述检测管包含直径小于所述检测管主体内径 的出口。
6.如权利要求1所述的CVD装置，所述装置在所述检测管和所述温度检测部件间还包含窗体。
7.如权利要求6所述的CVD装置，其中，所述窗体含有石英。
8.如权利要求1所述的CVD装置，其中，所述温度检测部件包括非接触型温度计。
9.一种化学气相沉积(CVD)装置，所述装置包含腔室；设置在所述腔室内的在其上放置基片的基座； 设置在所述基座上方并供给工艺气的工艺气供给单元； 设置在所述基座上方并朝向所述基座或所述基片开口的检测管； 安装在所述检测管的末端并通过所述检测管检测所述基座或所述基片的温度的温度 检测部件；将第一吹扫气注入所述检测管的第一吹扫气供给单元；和 将第二吹扫气注入所述检测管的第二吹扫气供给单元。
10.如权利要求9所述的CVD装置，其中，所述第一吹扫气包括氮气和氢气中的一种，所 述第二吹扫气包括氨气。
11.如权利要求9所述的CVD装置，其中，所述第一吹扫气供给单元还包含控制注入所 述检测管的所述第一吹扫气的供给量的第一控制器，所述第二吹扫气供给单元还包含控制 注入所述检测管的所述第二吹扫气的供给量的第二控制器。
12.如权利要求9所述的CVD装置，其中，所述检测管包含贯穿所述吹扫气供给单元的 中空结构。
13.如权利要求9所述的CVD装置，其中，所述检测管包含直径小于所述检测管主体内 径的出口。
14.如权利要求9所述的CVD装置，所述装置还包含位于所述检测管上端的窗体。
15.如权利要求14所述的CVD装置，其中，所述窗体含有石英。
16.如权利要求9所述的CVD装置，其中，所述温度检测部件包括非接触型温度计。
17.—种控制化学气相沉积(CVD)装置的方法，所述方法包括 将基片放置在腔室内设置的基座上；对所述基片和/或所述基座进行加热； 将工艺气注入所述腔室中； 将吹扫气注入检测管中；和 通过检测管检测所述基片或所述基座的温度。
18.如权利要求17所述的方法，其中，注入所述检测管中的所述吹扫气包含选自氮气、 氢气和氨气中的一种。
19.如权利要求17所述的方法，所述方法还包括控制注入所述检测管的所述吹扫气的供给量。
20.如权利要求17所述的方法，所述方法还包括控制所述基片或基座的温度。
全文摘要
本发明公开了一种化学气相沉积(CVD)装置及其控制方法，所述CVD装置包括腔室；设置在所述腔室内的在其上放置基片的基座；设置在所述基座上方并供给工艺气的工艺气供给单元；设置在所述基座上方并朝向所述基座或基片开口的检测管；安装在所述检测管的一端并通过所述检测管检测所述基座或基片温度的温度检测部件；和将吹扫气注入所述检测管的吹扫气供给单元。使用所述化学气相沉积(CVD)装置及其控制方法，通过注入所述吹扫气可以更为有效地防止吹扫气回流进入所述检测管中。因此，可以扩大所述检测管的出口，使得即使在光学高温计使用数值孔径较低的物镜时，性能也足以进行温度检测。
文档编号C23C16/44GK102108499SQ201010528318
公开日2011年6月29日 申请日期2010年10月28日 优先权日2009年12月24日
发明者陈周 申请人:丽佳达普株式会社