一种准确定位晶圆长晶曲线的mocvd设备的制造方法
【专利摘要】本实用新型属于半导体技术领域，尤其涉及一种准确定位晶圆长晶曲线的MOCVD设备，通过更改载盘上表面凹槽的形状及凹槽的排列方式，同时改变探测装置的位置，实现在不减少晶圆衬底放置量的同时，找到同圈中长晶曲线不同于其它长晶曲线的晶圆位置，并因此推出晶圆长晶曲线与晶圆衬底的一一对应关系。
【专利说明】
一种准确定位晶圆长晶曲线的MOCVD设备
技术领域
[0001]本实用新型属于半导体技术领域，尤其涉及一种准确定位晶圆长晶曲线的MOCVD设备。
【背景技术】
[0002]目前，LED生产厂商尤其是LED外延片和芯片生产厂商针对LED皇晶新技术的研发兴趣骤增。在行业内，针对LED研发或产品性能优化提升阶段，以及新型衬底试验端，经常会遇到需要不同衬底混用共锅生长外延层的情况。在此过程中，需要准确分辨每一外延片在皇晶过程中的生长曲线(包括反射率曲线以及实际温度曲线)。但是现有的MOCVD机台，尤其是应用最广泛的Veeco机型，其硬件与配套的软件系统无法实现精确定位每一外延片在皇晶过程中的生长曲线。
[0003]现有外延生长工艺中，参看附图1，载盘3上的凹槽32为圆形，探测装置5的光学探测端位于凹槽32中心位置，为准确定位晶圆衬底4与晶圆长晶曲线的一一对应关系，通常需要在其中一凹槽32内不放入衬底4作为定位凹槽，从而影响机台的产能；同时，由于晶圆衬底4与凹槽32的形状不匹配，衬底4平边与凹槽32边缘存在空置区域41，外延生长过程中会形成微型扰流存在，影响晶圆平边区域的长晶质量，影响平边区域的光电性能。而且，晶圆衬底4在加热生长过程中会出现不同程度的翘曲，随着翘曲和载盘3的的旋转，晶圆在凹槽32内也会出现漂移现象，导致衬底4受热不均匀影响波长均匀性。
【发明内容】
[0004]针对现有MOCVD机台的缺陷，本实用新型提供一种准确定位晶圆长晶曲线的MOCVD设备，其至少包括:
[0005]—化学气相沉积室；
[0006]监测和控制沉积室运行的监测控制系统；
[0007]载盘，所述载盘上具有尺寸相同的复数个放置晶圆的凹槽，所述凹槽圈状排列；
[0008]加热组件，位于化学气相沉积室中，并设置于该载盘下方，用以辐射加热该载盘；
[0009]位于晶圆上方，探测晶圆的长晶状态的探测装置；
[0010]其特征在于:每圈所述凹槽包括一个定位凹槽和复数个非定位凹槽，所述定位凹槽和非定位凹槽内均放置有晶圆，所述探测装置探测到的所述定位凹槽区域的长晶状态与非定位凹槽区域不同，所述监测和控制系统显示的所述定位凹槽与所述非定位凹槽的长晶曲线不同。
[0011]优选的，所述探测装置探测所述定位凹槽外缘载盘表面的长晶状态及非定位凹槽内所述晶圆表面的长晶状态，所述载盘的长晶状态与晶圆的不同。
[0012]优选的，所述定位凹槽和非定位凹槽与所述晶圆形状相同，均具有一平边。
[0013]优选的，所述定位凹槽与所述非定位凹槽平边方向相反。
[0014]优选的，所述每个探测装置只能探测一圈凹槽内晶圆的长晶曲线。
[0015]优选的，所述凹槽可排列为一圈或者多圈。
[0016]优选的，所述凹槽每圈的排列形状为圆形或者正多边形。
[0017]优选的，所述探测装置的个数与所述凹槽的圈数相同或者不同。
[0018]优选的，所述探测装置包括光学探测端和固定端。
[0019]优选的，所述载盘上表面边缘处还设有一标记点。
[0020]本实用新型至少具有以下有益效果:I)在不影响机台稼动率的前提下，准确定位长晶曲线与晶圆的关系；2)凹槽与晶圆形状相同，减小晶圆平边与凹槽边缘空置区域造成的扰流现象，提高晶圆平边处的芯粒良品率;3)凹槽形状与衬底形状相同，防止晶圆在生长过程中因翘曲而出现的漂移和旋转现象。
【附图说明】
[0021]附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。
[0022]图1现有技术石墨盘与探测装置示意图；
[0023]图2本实用新型【具体实施方式】之MOCVD设备结构示意图；
[0024]图3本实用新型【具体实施方式】之载盘与加热组件位置示意图；
[0025]图4本实用新型【具体实施方式】之凹槽结构示意图；
[0026]图5本实用新型【具体实施方式】之加热组件结构示意图；
[0027]附图标注:1:沉积室；11:旋转轴；12:加热组件；121:内圈加热组件；122:外圈加热组件;2:监测控制系统;3:载盘;31:标记点；32:凹槽;321:定位凹槽;322:非定位凹槽;323:平边;324: ;4:衬底;41:空置区域;5:探测装置;51:光学探测端;52:固定端。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图和实施例对本实用新型的【具体实施方式】进行详细说明。
[0029]本实用新型提供一种准确定位晶圆长晶曲线的MOCVD设备，参看附图2，其至少包括:化学气相沉积室1、监测控制系统2、载盘3、位于载盘3下方的加热组件12及位于载盘3上方的探测装置5，其中，载盘3上表面具有尺寸相同的复数个放置晶圆的凹槽32，凹槽32在载盘3表面呈圈状排列，增大载盘3的表面利用面积;每圈凹槽32包括一个定位凹槽321和复数个非定位凹槽322;参看附图3，载盘3下方设置有加热组件12，其以辐射加热的方式对载盘3加热，同时，载盘3的下表面中心处设有一容纳承载盘3旋转轴11的通孔，载盘3随着旋转轴11旋转;探测装置5位于晶圆上方，在外延生长过程中，定位凹槽321和非定位凹槽322内均设置有晶圆，探测装置5探测到的定位凹槽321区域的长晶状态与非定位凹槽322区域的不同，同时监测控制系统2显示的所述定位凹槽区域与所述非定位凹槽区域的长晶曲线不同。
[0030]目前通用的化学气相沉积室有三种，分别是ThomasSwan公司设计的近场喷淋式沉积室1、AIXTR0N公司的行星式沉积室I的设计和美国Veeco公司的“高速转盘”沉积室I设计;本实施例优选应用最广泛的美国Veeco公司生产的K465i沉积室I，参看附图2，该沉积室I呈长圆筒状，反应气体从沉积室I上部高速喷射下来(如图中箭头所述)，底部设有高速旋转的旋转轴11。监测控制系统2位于沉积室I的外部，控制系统控制整个设备中的加热组件12，例如MO源的使用、沉积室I的开合，旋转轴11的转速等，从而提供晶圆生长所需的温度、气体流量、浓度、沉积室I压力等条件。监控系统实时监测设备运行状态和生长状态，一方面为控制系统提供实测温度、压力、流量等反馈信号，实时反馈控制；另一方面为技术人员提供生长速率等实时状态数据，使技术人员可以更好的调整工艺，长出预期的外延结构和性會K。
[0031 ]继续参看附图2，载盘3放置于旋转轴11上，且随着旋转轴11转动，以4寸14片载盘3为例，根据凹槽32距离载盘3中心的远近，分为内圈和外圈，外圈均匀分布有10个用于放置晶圆衬底4的凹槽32，内圈凹槽32数则为4个;为便于说明，仅图示中两个凹槽32中的晶圆衬底4，其中晶圆衬底4的形状与凹槽32的形状相同，包括平边323及圆边324，如附图4，减小晶圆平边323与凹槽32边缘空置区域41造成的扰流现象，同时也防止晶圆在生长过程中因翘曲而出现的漂移和旋转现象，提高晶圆平边323处芯粒的良品率；内、外圈均设置有一个定位凹槽321和复数个非定位凹槽322，定位凹槽321和非定位凹槽322平边323的方向相反，定位凹槽321的平边323背离载盘3中心，而非定位凹槽322朝向载盘3中心。当然也可以为，定位凹槽321的平边323朝向载盘3中心，而非定位凹槽322平边323背离载盘3中心。
[0032]此外，载盘3上表面边缘处还设有一标记点31，以此标记点31为起点，顺时针方向对所述凹槽32及位于凹槽32内的晶圆衬底4编号，凹槽32编号与晶圆衬底4相同，即外圈编号为1#、2#、3#....10#，内圈以距离标记点31最近的凹槽32为起点顺时针继续编号11#....14#，当然根据习惯的不同，对凹槽32的编号也可以采用逆时针方向。实际操作中，定位凹槽321均为每圈中第一凹槽，外圈定位凹槽321为1#，而内圈的定位凹槽321则为11#。外圈1个凹槽3的中心排列呈圆形，内圈凹槽3中心的连线为正方形。
[0033]位于载盘3下方的加热组件12可以为单区加热，也可以为多区加热，参看附图5，现有K465i沉积室11的加热组件12以旋转轴11为中心，包含接近该载盘3外缘的外圈加热组件122，及位于载盘3中心区域的内圈加热组件121;加热组件12的加热方式为电阻丝加热、电阻片加热或者感应器加热，外圈的加热组件121主要对载盘3外圈加热，内圈的加热组件121主要对载盘3内圈加热，内、外圈加热组件121、122分别连接不同的控制电路(图中未示出)。
[0034]继续参看附图2，位于晶圆衬底4上方的探测装置5，包括固定探测装置5的固定端52及探测实际长晶状况的光学探测端51，光学探测端51发出一定波长的光线(一般为红外线)，光线根据晶圆不同生长时刻表面的发射率、反射率(或者吸收率)的不同，监控系统通过计算拟合出晶圆实时长晶曲线，例如，晶圆的温度曲线和反射率曲线。监控系统监控温度曲线与设定温度的区别，控制系统调整加热组件12的工作功率使两者相匹配。
[0035]为了使晶圆的长晶曲线与晶圆的编号能一一相对于，相比于现有技术，本实施例将探测装置5的位置由凹槽3中心处移向定位凹槽321平边323处，且定位凹槽321平边的垂直平分线经过载盘3中心，载盘3在旋转过程中，光学探测端51探测到定位凹槽321外缘载盘表面的长晶状态，及非定位凹槽内晶圆衬底4表面的长晶状态，由于载盘与晶圆衬底在长晶过程中的表面粗糙度及温度均不相同，因此监测控制系统2所显示的定位凹槽321区域与非定位凹槽322区域的长晶状态不同，以定位凹槽321区域的长晶曲线为参考位，实现非定位凹槽内晶圆的长晶曲线与衬底4的--对应，同时保证机台的稼动率。
[0036]本实施例以准确定位4寸14片载盘3外圈晶圆衬底4与长晶曲线的关系为例，其中，外延生长过程为金属有机化学气相沉积过程，具体方法如下:
[0037]监测控制系统2发布指令，沉积室11进行外延生长工艺，监控系统实时监控外延生长状况;定义载盘3外圈距离标记点31右侧最近的凹槽32为定位凹槽321，晶圆衬底4顺时针编号依次为1#_10#，探测装置5的光学探测端51距离载盘3中心的距离介于LI与L2之间。载盘3随着旋转轴11逆时针旋转，光学探测端51则顺时针方向探测晶圆的长晶曲线，如果监控系统显示在第I?10#晶圆的长晶曲线中第5条长晶曲线与其它不同，则判断第5条长晶曲线为定位凹槽321区域(S卩1#晶圆)的长晶曲线，依次类推，第6条长晶曲线为2#晶圆衬底4的长晶曲线……第I条长晶曲线则是10#晶圆衬底4的长晶曲线。
[0038]作为本实施方式的变形实施方式，所述载盘3的内、夕卜圈可以为多圈，例如2寸45片载盘3，其内、外圈均包含2圈凹槽32，2寸54片载盘3，其内圈则设有三圈凹槽32，外圈设有2圈，如需准确定位载盘3上全部晶圆的长晶曲线，则每圈凹槽32上部均应设置一个探测装置5，且每圈凹槽32中设置一定位凹槽321。技术人员可以根据实际需要，设定探测装置5的个数，以满足实际工作需要。
[0039]应当理解的是，上述具体实施方案为本实用新型的优选实施例，本实用新型的范围不限于该实施例，在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，本领域技术人员对这些实施方式所做的任何变更，皆属本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种准确定位晶圆长晶曲线的MOCVD设备，其至少包括: 一化学气相沉积室； 监测和控制沉积室运行的监测控制系统； 载盘，所述载盘上表面具有尺寸相同的复数个放置晶圆的凹槽，所述凹槽圈状排列； 加热组件，位于化学气相沉积室中，并设置于所述载盘下方，用以辐射加热该载盘； 位于晶圆上方，探测晶圆长晶状态的探测装置； 其特征在于:每圈所述凹槽包括一个定位凹槽和复数个非定位凹槽，所述定位凹槽和非定位凹槽内均放置有晶圆，所述探测装置探测到的所述定位凹槽区域的长晶状态与非定位凹槽区域不同，所述监测控制系统显示的所述定位凹槽区域与所述非定位凹槽区域的长晶曲线不同。2.根据权利要求1所述的一种准确定位晶圆长晶曲线的MOCVD设备，其特征在于:所述探测装置探测所述定位凹槽外缘载盘表面的长晶状态及非定位凹槽内所述晶圆表面的长晶状态，所述载盘的长晶状态与晶圆的不同。3.根据权利要求1所述的一种准确定位晶圆长晶曲线的MOCVD设备，其特征在于:所述定位凹槽和非定位凹槽与所述晶圆形状相同，均具有一平边。4.根据权利要求3所述的一种准确定位晶圆长晶曲线的MOCVD设备，其特征在于:所述定位凹槽与所述非定位凹槽平边方向相反。5.根据权利要求1所述的一种准确定位晶圆长晶曲线的MOCVD设备，其特征在于:所述凹槽可排列为一圈或者多圈。6.根据权利要求1所述的一种准确定位晶圆长晶曲线的MOCVD设备，其特征在于:所述每个探测装置只能探测一圈凹槽内晶圆的长晶曲线。7.根据权利要求1所述的一种准确定位晶圆长晶曲线的MOCVD设备，其特征在于:所述凹槽每圈的排列形状为圆形或者正多边形。8.根据权利要求1所述的一种准确定位晶圆长晶曲线的MOCVD设备，其特征在于:所述探测装置的个数与所述凹槽的圈数相同或者不同。9.根据权利要求1所述的一种准确定位晶圆长晶曲线的MOCVD设备，其特征在于:所述探测装置包括光学探测端和固定端。10.根据权利要求1所述的一种准确定位晶圆长晶曲线的MOCVD设备，其特征在于:所述载盘上表面边缘处还设有一标记点。
【文档编号】C30B25/16GK205443507SQ201620234119
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月24日
【发明人】江汉, 蓝永凌, 黄文宾, 林兓兓, 张家宏
【申请人】安徽三安光电有限公司