一种气浮基座及外延设备的反应室结构

本发明涉及化合物半导体材料外延生长，特别涉及一种用于驱动晶圆托盘旋转的气浮基座和一种包括该气浮基座的半导体外延设备的反应室结构。

背景技术：

1、在化合物半导体材料外延生长工艺中，为提高加热的均匀性，常需要通过腔室内部的气路驱动组件向旋转装置喷射气体，以驱动用于承载衬底的托盘进行旋转运动。

2、现有的技术用气体与旋转装置底部的摩擦力驱动旋转装置旋转，该摩擦力较小，驱动效率低，驱动气体利用率低，不利于晶圆表面生长的半导体外延层的均匀性。因此，如何提供一种能够提高驱动气体的驱动效率和利用率，提高旋转装置转速的基座组件，成为本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本发明旨在提供一种用于驱动晶圆托盘旋转的基座组件和一种半导体外延设备，该基座组件能够提高晶圆托盘的转速，有利于晶圆表面生长的半导体外延层的均匀性，提高驱动气体的利用率，降低工艺成本，减少驱动气体对外延层的影响，改善半导体的工艺效果。

2、为实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供一种气浮基座，包括固定基座和支承件，所述固定基座上形成有旋转槽，所述支承件可转动地设置在所述旋转槽中，该支承件用于承载晶圆或晶圆托盘，其底部形成一个同心环状凹陷结构，所述环形凹陷结构内形成有环形均匀分布的凸起结构，所述凸起结构呈v字型；所述固定基座内部形成有进气通路与排气通路，所述进气通路连通于环形凹陷结构的v字型凸起结构，且进气通路向支承件旋转方向倾斜，所述排气通路至少连通于旋转槽外周或中心。

3、所述进气通路和排气通路分别与旋转槽内沿环形均匀分布有进气孔和排气孔。

4、不同所述进气孔连接同一进气通路或分别设置进气通路。

5、不同所述排气孔连接同一排气通路或分别设置排气通路。

6、靠近所述进气孔的进气通路与竖直方向形成夹角，向支承件圆周切线方向倾斜，所述夹角为60-80度，给所述支承件提供斜向上的力从而使其悬浮和旋转。进一步的进气通路在竖直方向上向支撑件旋转方向倾斜α为50-80度，且水平沿支撑件圆周向圆心方向偏移β为5-25度，使当进气孔位于两个v字型凸起结构中间时，进气正吹到v字型的尖端的根部。

7、所述v字型凸起结构的夹角尖端指向所述支承件旋转的方向，所述v字型凸起结构的夹角为30-150度。

8、所述进气孔位于凹陷结构宽度的中心位置。

9、所述v字型凸起结构的尖端不一定位于凹陷结构宽度的中心处，v字型可以不对称。

10、所述v字型凸起结构的厚度等于或小于所述凹陷结构的深度，厚度为1-4mm。

11、所述环形凹陷结构的宽度与所述支承件的半径之比为0.25-0.35。

12、所述旋转槽外周至少设有一个外侧排气孔，所述旋转槽中心至少设有一个内侧排气孔。

13、所述固定基座对应外侧排气孔设有环状凹槽，所述环状凹槽的深度为0.2-0.8mm。

14、作为本发明的第二个方面，提供一种半导体外延设备的反应室结构，包括工艺腔室，所述工艺腔室中设置有基座组件，所述基座组件用于承载晶圆或晶圆托盘，所述基座组件为前面所述的气浮基座。

15、所述半导体外延设备包含晶圆转速检测装置，所述晶圆检测装置包含一个激光发射器和激光接收器，所述激光发射器和接收器设置在所述支承件v字型凸起结构下方，所述支承件旋转过程中，所述激光接收器会接收到方波信号，根据方波信号的频率计算所述支承件的转速。

16、本发明的有益效果是，采用在支承件底部设置v字形凸起结构，对驱动气体向切线方向进行导流，限制驱动气体沿支承件半径方向的流动，减小驱动气体对支承件产生的沿半径方向的压力，从而增大驱动气体对支承件产生的沿切线方向的力，提高了驱动气体的利用率，有利于降低工艺成本，减少驱动气体对外延层的影响。驱动气体直接对凸起结构施加压力驱动支承件旋转，与只靠气体与固体材料的摩擦力驱动相比，大大提高了驱动力的大小，提高了驱动效率，有利于提高支承件的转速和晶圆表面生长的半导体外延层的均匀性，改善半导体的工艺效果。

17、上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

技术特征：

1.一种气浮基座，包括固定基座和支承件，其特征在于，所述固定基座上形成有旋转槽，所述支承件可转动地设置在所述旋转槽中，所述支承件底部形成一个同心环状凹陷，所述环形凹陷内形成有环形均匀分布的凸起结构，所述凸起结构呈v字型；所述固定基座内部形成有进气通路与排气通路，所述进气通路连通于环形凹陷的v字型凸起结构，且进气通路向支承件旋转方向倾斜，所述排气通路至少连通于旋转槽外周或中心。

2.如权利要求1所述的一种气浮基座，其特征在于，所述进气通路和排气通路于旋转槽内沿环形均匀分布有进气孔和排气孔。

3.如权利要求2所述的一种气浮基座，其特征在于，靠近所述进气孔的进气通路与竖直方向形成夹角，向支承件圆周切线方向倾斜，所述夹角为60-80度，给所述支承件提供斜向上的力从而使其悬浮和旋转。

4.如权利要求1所述的一种气浮基座，其特征在于，所述v字型凸起结构的尖端指向所述支承件旋转的方向，所述v字型凸起结构的夹角为30-150度。

5.如权利要求1或4所述的一种气浮基座，其特征在于，所述v字型凸起结构的厚度等于或小于所述环状凹陷的深度。

6.如权利要求4所述的一种气浮基座，其特征在于，所述环形凹陷的宽度与所述支承件的半径之比为0.25-0.35。

7.如权利要求1所述的一种气浮基座，其特征在于，所述固定基座对应外侧排气孔设有环状凹槽，所述环状凹槽的深度为0.2-0.8mm。

8.如权利要求2所述的一种气浮基座，其特征在于，不同所述进气孔连接同一进气通路或分别设置进气通路，不同所述排气孔连接同一排气通路或分别设置排气通路。

9.如权利要求1所述的一种气浮基座，其特征在于，所述旋转槽外周至少设有一个外侧排气孔，所述旋转槽中心至少设有一个内侧排气孔。

10.一种半导体外延设备的反应室结构，包括工艺腔室，所述工艺腔室中设置有基座组件，所述基座组件用于承载晶圆或晶圆托盘，所述基座组件为权利要求1-9任意一项所述的气浮基座。

技术总结
本申请公开了一种气浮基座及外延设备的反应室结构，包括固定基座和支承件，固定基座上形成有旋转槽，支承件可转动地设置在所述旋转槽中，支承件用于承载晶圆或晶圆托盘，支承件底部形成一个同心环状凹陷，环状凹陷内形成有沿圆周均匀分布的凸起，凸起呈V字型，以对驱动气体向支承件切线方向导流，限制驱动气体沿支承件半径方向的流动，减小驱动气体对支承件产生的沿半径方向的压力，从而增大驱动气体对支承件产生的沿切线方向的力，提高了驱动气体的利用率和驱动效率。驱动气体直接对凸起结构施加压力驱动支承件旋转，与只靠粘滞力驱动相比，大大提高了驱动力的大小，提高了支承件的转速。本发明还提供一种半导体外延设备。

技术研发人员：尹君,张爱忠,康闻宇,姜伟,康俊勇
受保护的技术使用者：厦门大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15