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1、(10)申请公布号 CN 102820206 A (43)申请公布日 2012.12.12 C N 1 0 2 8 2 0 2 0 6 A *CN102820206A* (21)申请号 201110156346.7 (22)申请日 2011.06.10 H01L 21/00(2006.01) C23C 16/44(2006.01) (71)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 地址 100015 北京市朝阳区酒仙桥东路1号 M5楼南二层 (72)发明人古村雄二 张建勇 张秀川 周卫国 (74)专利代理机构北京天昊联合知识产权代理 有限公司 11112 代理人张天舒 陈源 (5。
2、4) 发明名称 热反射装置及半导体处理设备 (57) 摘要 本发明提供一种用于半导体处理设备的热反 射装置，所述半导体处理设备包括工艺腔室，所述 热反射装置包括至少一个热反射单元，每一个热 反射单元均具有可反射热量的反射面，所述热反 射装置设置在所述工艺腔室的外围，用以将热量 朝向工艺腔室反射。本发明还提供一种半导体处 理设备，在其工艺腔室外围设置有本发明提供的 上述热反射装置。本发明提供的热反射装置及具 有该热反射装置的半导体处理设备，通过将辐射 热朝向工艺腔室反射而避免这些辐射热白白散失 掉，这样，不仅可以在工艺腔室升温过程中使其快 速升温，而且还可以在工艺腔室保温过程中使腔 室内的温度大。
3、致保持恒定，从而可提高生产效率， 并节约能源。 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书9页 附图3页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 9 页 附图 3 页 1/2页 2 1.一种用于半导体处理设备的热反射装置，所述半导体处理设备包括工艺腔室，其特 征在于，所述热反射装置包括至少一个热反射单元，每一个热反射单元均具有可反射热量 的反射面，所述热反射装置设置在所述工艺腔室的外围。 2.如权利要求1所述的热反射装置，其特征在于，还包括位置变换单元，所述位置变换 单元与所述热反射单元相连并可带动所述热反射单元运动，以便在工艺腔室升温或保温。
4、过 程中，使热反射单元的反射面朝向工艺腔室以向其反射热量；并在工艺腔室降温过程中，使 热反射单元的反射面偏离所述工艺腔室以便于工艺腔室散热。 3.如权利要求2所述的热反射装置，其特征在于，所述位置变换单元包括升降装置，其 通过带动所述热反射单元在竖直方向上运动而使所述热反射单元的反射面朝向或偏离所 述工艺腔室。 4.如权利要求2所述的热反射装置，其特征在于，所述热反射单元的数量至少为2个， 并且所述位置变换单元包括转动装置，其通过带动所述热反射单元转动一定角度而使所述 热反射单元的反射面朝向或偏离所述工艺腔室。 5.如权利要求4所述的热反射装置，其特征在于，所述热反射单元的数量为2n个，并且 。
5、所述转动装置包括n个用于安置所述热反射单元的枢轴，其中，n为大于等于1的整数； 对于每一个枢轴而言，处于其两侧且与其紧邻的两个热反射单元均设置在该枢轴上 并可绕该枢轴转动，以使所述热反射单元的反射面根据工艺要求而朝向或偏离所述工艺腔 室。 6.如权利要求4所述的热反射装置，其特征在于，所述热反射单元的数量为m个，并且 所述转动装置包括m个用于安置所述热反射单元的枢轴，其中，m为大于等于2的整数； 所述m个热反射单元与所述m个枢轴一一对应，每一个所述热反射单元均固定在与之 对应的一个枢轴上且可随该枢轴一同转动，或者每一个所述热反射单元均设置在与之对应 的一个枢轴上且可绕该枢轴转动，以使所述热反射。
6、单元的反射面根据工艺要求而朝向或偏 离所述工艺腔室。 7.如权利要求1-6中任意一项所述的热反射装置，其特征在于，在工艺腔室升温或保 温过程中，所述热反射单元的反射面沿所述工艺腔室的切线方向延伸；在工艺腔室降温过 程中，所述热反射单元的反射面沿所述工艺腔室的法线方向延伸。 8.如权利要求5或6所述的热反射装置，其特征在于，所述转动装置包括旋转驱动源， 每一个所述热反射单元均连接所述旋转驱动源，并在所述旋转驱动源的带动下转动。 9.如权利要求8所述的热反射装置，其特征在于，在所述转动装置中，对应于每一个所 述热反射单元均设置有转动传递部，所述转动传递部连接在所述旋转驱动源和热反射单元 之间，并将。
7、所述旋转驱动源的旋转驱动力传递到所述热反射单元。 10.如权利要求9所述的热反射装置，其特征在于，所述旋转驱动源的数量为一个，每 一个所述转动传递部均与这一个旋转驱动源相连，并将该旋转驱动源的旋转驱动力传递到 每一个所述热反射单元。 11.如权利要求1所述的热反射装置，其特征在于，所述热反射单元的耐受温度为 1500，并且每一个所述热反射单元均包括间隔一定间距而设置的k个热辐射反射镜，其 中，k为大于等于2的整数。 12.如权利要求11所述的热反射装置，其特征在于，所述热辐射反射镜由铜板、铝板、 权 利 要 求 书CN 102820206 A 2/2页 3 钢板或银板制成。 13.如权利要求1。
8、1所述的热反射装置，其特征在于，所述热辐射反射镜由基底及位于 基底表面的反射膜构成。 14.如权利要求13所述的热反射装置，其特征在于，所述热辐射反射镜的基底包括铜 板、铝板、钢板或银板，所述反射膜为金属镀层或金属涂层。 15.一种半导体处理设备，其包括工艺腔室，其特征在于，在所述工艺腔室的外围设置 有如权利要求1-14中任意一项所述的热反射装置。 16.如权利要求15所述的半导体处理设备，其特征在于，在所述工艺腔室外设置有用 于对工艺腔室进行加热的感应加热器，所述热反射装置设置在所述感应加热器的外围，用 以将热量朝向工艺腔室反射。 17.如权利要求16所述的半导体处理设备，其特征在于，在所述。
9、工艺腔室内设置有用 于承载被加工基片的托盘装置。 18.如权利要求17所述的半导体处理设备，其特征在于，所述半导体处理设备为结晶 膜生长装置，并且所述托盘装置包括多个层叠设置的托盘，并且相邻托盘之间具有一定间 距。 19.如权利要求18所述的半导体处理设备，其特征在于，所述多个托盘沿所述工艺腔 室高度方向纵向层叠设置。 权 利 要 求 书CN 102820206 A 1/9页 4 热反射装置及半导体处理设备 技术领域 0001 本发明属于半导体处理技术领域，具体涉及一种用于半导体处理设备的热反射装 置以及应用该热反射装置的半导体处理设备。 背景技术 0002 目前随着技术的发展，化学气相生长(。
10、Chemical Vapor Deposition，简称为CVD) 技术已经得到越来越多的应用。特别是其中的金属有机化学气相生长(Metal Organic Chemical Vapor Deposition，简称为MOCVD)技术，因其具有镀膜成分易控、镀膜均匀致密 以及附着力好等优点而逐渐成为工业界主要的镀膜技术。所谓MOCVD技术是指，利用金属 有机化合物(Metal Organic，简称为MO)作为源物质的一种化学气相生长技术，其原理为 使有机金属原料气体、氢化气体或卤化气体进行热分解反应而在气相中使薄膜生长。在实 际工艺中，将进行上述CVD反应的设备称为CVD设备；将使用MO气体进行。
11、CVD反应的设备 称为MOCVD设备。 0003 通常，在MOCVD设备的工艺腔室内设置有用于承载被加工基片的托盘装置，在工 艺腔室外设置有感应加热器，以将工艺腔室加热至工艺所需温度。在实际工艺中，由感应加 热器所产生的热量中的一部分会传递到工艺腔室，与此同时，也会有一部分热量在感应加 热器周围散失掉，这样，不仅会使工艺腔室到达工艺所需温度的时间过长而导致生产效率 低下，而且也会因热量白白散失掉而造成浪费。并且，为了补偿散失掉的热量，就需要继续 开启感应加热器，而这又会导致电能的浪费。 发明内容 0004 为解决上述技术问题，本发明提供一种热反射装置，其可在工艺腔室升温或保温 过程中将热量朝向。
12、工艺腔室反射以阻挡热量散失，这样不仅能够在工艺腔室升温过程中提 高其升温速度进而提高生产效率，而且还能够在工艺腔室保温过程中减少腔室内热量的散 失，从而节约能源、避免浪费。 0005 为解决上述问题，本发明还提供一种具有上述热反射装置的半导体处理设备，其 同样能够在工艺腔室升温或保温过程中将热量朝向工艺腔室反射以阻挡热量散失，从而提 高生产效率、避免能源浪费。 0006 为此，本发明提供一种用于半导体处理设备的热反射装置，所述半导体处理设备 包括工艺腔室，所述热反射装置包括至少一个热反射单元，每一个热反射单元均具有可反 射热量的反射面，所述热反射装置设置在所述工艺腔室的外围，用以将热量朝向工艺。
13、腔室 反射。 0007 其中，本发明提供的热反射装置还包括位置变换单元，所述位置变换单元与所述 热反射单元相连并可带动所述热反射单元运动，以便在工艺腔室升温或保温过程中，使热 反射单元的反射面朝向工艺腔室以向其反射热量；并在工艺腔室降温过程中，使热反射单 元的反射面偏离所述工艺腔室以便于工艺腔室散热。 说 明 书CN 102820206 A 2/9页 5 0008 其中，所述位置变换单元包括升降装置，其通过带动所述热反射单元在竖直方向 上运动而使所述热反射单元的反射面朝向或偏离所述工艺腔室。 0009 其中，所述热反射单元的数量至少为2个，并且所述位置变换单元包括转动装置， 其通过带动所述热反。
14、射单元转动一定角度而使所述热反射单元的反射面朝向或偏离所述 工艺腔室。 0010 其中，所述热反射单元的数量为2n个，并且所述转动装置包括n个用于安置所述 热反射单元的枢轴，其中，n为大于等于1的整数；对于每一个枢轴而言，处于其两侧且与其 紧邻的两个热反射单元均设置在该枢轴上并可绕该枢轴转动，以使所述热反射单元的反射 面根据工艺要求而朝向或偏离所述工艺腔室。 0011 其中，所述热反射单元的数量为m个，并且所述转动装置包括m个用于安置所述热 反射单元的枢轴，其中，m为大于等于2的整数；所述m个热反射单元与所述m个枢轴一一 对应，每一个所述热反射单元均固定在与之对应的一个枢轴上且可随该枢轴一同转。
15、动，或 者每一个所述热反射单元均设置在与之对应的一个枢轴上且可绕该枢轴转动，以使所述热 反射单元的反射面根据工艺要求而朝向或偏离所述工艺腔室。 0012 其中，在工艺腔室升温或保温过程中，所述热反射单元的反射面沿所述工艺腔室 的切线方向延伸；在工艺腔室降温过程中，所述热反射单元的反射面沿所述工艺腔室的法 线方向延伸。 0013 其中，所述转动装置包括旋转驱动源，每一个所述热反射单元均连接所述旋转驱 动源，并在所述旋转驱动源的带动下转动。 0014 其中，在所述转动装置中，对应于每一个所述热反射单元均设置有转动传递部，所 述转动传递部连接在所述旋转驱动源和热反射单元之间，并将所述旋转驱动源的旋转。
16、驱动 力传递到所述热反射单元。 0015 其中，所述旋转驱动源的数量为一个，每一个所述转动传递部均与这一个旋转驱 动源相连，并将该旋转驱动源的旋转驱动力传递到每一个所述热反射单元。 0016 其中，所述热反射单元的耐受温度为1500，并且每一个所述热反射单元均包括 间隔一定间距而设置的k个热辐射反射镜，其中，k为大于等于2的整数。 0017 其中，所述热辐射反射镜由铜板、铝板、钢板或银板制成。 0018 其中，所述热辐射反射镜由基底及位于基底表面的反射膜构成。 0019 其中，所述热辐射反射镜的基底包括铜板、铝板、钢板或银板，所述反射膜为金属 镀层或金属涂层。 0020 此外，本发明还提供了一。
17、种半导体处理设备，其包括工艺腔室，并且在所述工艺腔 室的外围设置有本发明提供的上述热反射装置，用以朝向所述工艺腔室反射热量。 0021 其中，在所述工艺腔室外设置有用于对工艺腔室进行加热的感应加热器，所述热 反射装置设置在所述感应加热器的外围，用以将热量朝向工艺腔室反射。 0022 其中，在所述工艺腔室内设置有用于承载被加工基片的托盘装置。 0023 其中，所述半导体处理设备为结晶膜生长装置，并且所述托盘装置包括多个层叠 设置的托盘，并且相邻托盘之间具有一定间距。 0024 其中，所述多个托盘沿所述工艺腔室高度方向纵向层叠设置。 0025 本发明具有下述有益效果： 说 明 书CN 102820。
18、206 A 3/9页 6 0026 由于本发明提供的热反射装置可设置在工艺腔室的外围并且具有可反射热量的 反射面，因而，借助该热反射装置可将辐射热朝向工艺腔室反射。这样，在工艺腔室升温过 程中，不仅可以减少热量散失、避免能源浪费，而且由于该热反射装置反射来的热量也用于 工艺腔室的加热，因而可以提高工艺腔室的升温速度，进而提高生产效率；同样地，在工艺 腔室保温过程中，借助该热反射装置也可以减少腔室内热量的散失，以便在将腔室内的温 度保持在需要的范围内的同时而无需继续开启感应加热器来提供能量，从而节约了能源、 避免了浪费。 0027 在本发明一个优选实施例中，由于热反射装置内还设置有可带动热反射单。
19、元运动 的位置变换单元，因而可以在工艺腔室升温或保温过程中，使热反射单元的反射面与工艺 腔室和/或感应加热器相对，以将辐射热朝向工艺腔室反射，从而可以避免在工艺腔室升 温或保温过程中使热量白白散失掉而造成能源浪费，而且还可以提高工艺腔室的升温速 度，进而提高生产效率。并且在工艺腔室降温过程中，使热反射单元的反射面偏离工艺腔室 和/或感应加热器，从而便于工艺腔室散热。也就是说，本实施例提供的热反射装置，能够 在工艺腔室升温过程中使其快速升温，而在工艺腔室保温过程中避免热量散失，并且在工 艺腔室散热过程中不会阻挡其散热。由此可见，本实施例提供的热反射装置不仅能够节约 能源，而且还能够提高生产效率。。
20、 0028 类似地，由于本发明提供的半导体处理设备包括有本发明提供的上述热反射装 置，因而其同样能够避免能源浪费，提高工艺腔室的升温速度并进而提高生产效率。 附图说明 0029 图1为本发明一个具体实施例提供的热反射装置的俯视图； 0030 图2a为图1所示热反射装置所采用的热反射单元的结构示意图； 0031 图2b为图2a所示热反射单元的俯视图； 0032 图3为本发明一个具体实施例提供的设置有图1所示热反射装置的半导体处理设 备的基本结构的剖面示意图；以及 0033 图4为图3所示半导体处理设备去除过滤腔室318后的俯视图。 具体实施方式 0034 本发明的技术核心是提供一种热反射装置，其。
21、可应用于包含工艺腔室的半导体处 理设备，所述热反射装置包括至少一个热反射单元，每一个热反射单元均具有可反射热量 的反射面，所述热反射装置设置在所述工艺腔室的外围，用以将热量朝向工艺腔室反射。优 选地，本发明一个具体实施例还提供了一种设置有位置变换单元的热反射装置，其中，该位 置变换单元与热反射单元相连并可带动热反射单元运动，以便调节向工艺腔室反射的热 量，具体地，在工艺腔室升温或保温过程中，使热反射单元的反射面朝向工艺腔室以向该工 艺腔室反射热量；并在工艺腔室降温过程中，使热反射单元的反射面偏离工艺腔室以便于 该工艺腔室散热。 0035 图1为本发明一个具体实施例提供的热反射装置的俯视图；图2。
22、a为图1所示热反 射装置所采用的热反射单元的结构示意图；图2b为图2a所示热反射单元的俯视图。请一 并参阅图1、图2a和图2b，本实施例提供的热反射装置600包括13个热反射单元604及与 说 明 书CN 102820206 A 4/9页 7 之相连的含有枢轴601的位置变换单元。 0036 在本实施例中，每一个热反射单元604均包括4个依次设置在枢轴601上的热辐 射反射镜602，相邻的两个热辐射反射镜602间隔有一定间距，并且每一个热辐射反射镜 602均具有至少一个可反射热量的反射面。 0037 其中，热辐射反射镜602的本体及其反射面可由诸如铜板、铝板、钢板或银板等的 具有热辐射反射性能。
23、的金属材料一体成型。当然，也可以这样制作热辐射反射镜602：即， 采用能够耐受半导体处理工艺所需温度的材料制成基底，并在该基底表面设置同样能够满 足工艺温度要求且具有热辐射反射性能的金属涂层或金属镀层，以形成热辐射反射镜602 的反射面。其中，基底可以采用铜板、铝板、钢板或其他能够耐受半导体处理工艺所需温度 的材料；并且镀层或涂层可以是金、银等金属材料的镀层或涂层，也可以是具有热辐射反射 性能的金属化合物的镀层或涂层。由于热辐射反射镜本体或其上的反射膜为金属材料制 成，因此，为了避免感应电流流过而需要在一个热反射单元中设置多个不连续的热辐射反 射镜，即，使相邻的两个热辐射反射镜间隔一定间距，如。
24、图2a所示。 0038 需要指出的是，在实际工艺中，热反射装置600所耐受的温度及为此而采用的材 料应根据半导体处理工艺的实际情况而定。例如，对于结晶膜生长工艺，其工艺温度的范围 为5001400，因而，该热反射装置的耐受温度应为1400以上，例如为1400、1450 或1500。 0039 在本实施例中，位置变换单元为转动装置，其通过带动热反射单元转动一定角度 而使热反射单元的反射面朝向或偏离工艺腔室。如图所示，转动装置主要包括：枢轴601， 其用于固定热反射单元604，并可带动该热反射单元604旋转；旋转驱动源610，其用于为热 反射单元604提供旋转驱动力；转动传递部603，其连接在枢轴。
25、601和旋转驱动源610之间， 用以将来自旋转驱动源610的旋转驱动力朝向枢轴601传递；以及联动关联部605，其将各 个热反射单元604的转动传递部603连接在一起，以实现各个热反射单元604的联动。 0040 具体地，可以这样实现各个热反射单元604的联动，即，使各个热反射单元604的 转动传递部603的一端连接各自的枢轴601，并使其另一端经由联动关联部605而一同连接 至旋转驱动源610。这样，只要该旋转驱动源610向该联动关联部605或者向其中任意一个 转动传递部603施加使其顺时针或者逆时针转动的力，就可以同时带动这13个转动传递部 603一同顺时针或逆时针转动，进而带动与之相连的。
26、热反射单元604转动而改变其位置，从 而实现了各个热反射单元604的联动。 0041 联动关联部605的实现形式可以为连接在各转动传递部603之间的金属棒、陶瓷 棒等硬连接部件，借助于这样的联动关联部605可在各转动传递部603之间实现硬连接。当 然，联动关联部605也可以为与各转动传递部603相连的绳缆，优选为不具有弹性的绳缆， 借助于这样的联动关联部605可在各转动传递部603之间实现软连接。当采用上述软连接 方式时，各枢轴601应当配置诸如复位弹簧等的弹性复位部件，这样，当旋转驱动源610不 再施加使热反射单元604偏离其初始位置的偏离力时，各枢轴601可以借助其复位弹簧而 带动各热反射。
27、单元604回转至初始位置。至于前述硬连接方式，则不要求各枢轴601必须 配置上述弹性复位部件。 0042 当然，在实际应用中，各热反射单元604的转动传递部603也可以不连接在一起， 而是单独与同一个旋转驱动源610相连，以将旋转驱动源610的旋转驱动力传递到各热反 说 明 书CN 102820206 A 5/9页 8 射单元604；或者，使各热反射单元604的转动传递部603分别与不同的旋转驱动源610相 连，以将各旋转驱动源610的旋转驱动力分别传递到对应的各热反射单元604。可以理解， 这样的连接方式相对于图1所示实施例而言，会使结构变得复杂并导致成本增加，同时还 难以保证各个热反射单元。
28、604工作的协同性，因而，在实际应用中优选图1所示的连接方 式。 0043 此外，需要说明的是，在本实施例采用的转动装置中，对应于每一个热反射单元 604均设置有连接旋转驱动源610的转动传递部603，借助于该转动传递部603而将来自旋 转驱动源610的旋转驱动力传递到所述热反射单元604。该转动传递部603可以设置在枢 轴601上，以便通过该转动传递部603而将来自旋转驱动源610的转动驱动力传递到枢轴 601，并由该枢轴601带动热反射单元604转动而改变其位置。当然，该转动传递部603也 可以设置在热反射单元604上，以便通过该转动传递部603将来自旋转驱动源610的转动 驱动力传递到所。
29、述热反射单元604，而直接带动该热反射单元603围绕或者随同枢轴601转 动并改变朝向。 0044 进一步需要指出的是，尽管前述实施例中的热反射单元的数量为13个，然而在实 际应用中，热反射单元的数量并不局限于此，而是也可以为其他的数量，例如，热反射单元 的数量可以仅为1个，或者2个或2个以上。而且，每一个热反射单元所包含的热辐射反射 镜的数量并不局限于前述实施例所述的4个，而是可以为k个，其中，k为大于等于2的整 数。 0045 在实际应用中，当热反射单元的数量仅为1个时，该热反射单元可设置为筒状。在 工艺腔室加热或保温过程中，将该筒状的热反射单元套在工艺腔室外，以便将热量朝向工 艺腔室反射。
30、；而在工艺腔室降温过程中，借助于诸如升降装置的位置变换单元而使该热反 射单元在竖直方向上运动(上升或下降)，以使该热反射单元脱离工艺腔室区域而为工艺 腔室留出散热通道。 0046 当热反射单元的数量大于等于2时，位置变换单元可以包括转动装置。借助于该 转动装置而带动热反射单元转动一定角度，以便根据工艺需要而使热反射单元的反射面朝 向或偏离工艺腔室。而且，位置变换单元中的枢轴数量可以与热反射单元的数量相等，例 如，热反射单元的数量为m，相应地，转动装置中用于安置热反射单元的枢轴的数量也为m， 其中，m为大于等于2的整数。m个热反射单元与m个枢轴一一对应，于是每一个热反射单 元均设置在与之对应的一。
31、个枢轴上且可绕该枢轴转动，以使该热反射单元的反射面根据工 艺需要而朝向或偏离工艺腔室；或者，每一个热反射单元均固定在与之对应的一个枢轴上 且可随该枢轴一同转动，以使热反射单元的反射面根据工艺要求而朝向或偏离工艺腔室。 0047 当然，位置变换单元中的枢轴数量和热反射单元的数量也可以不等，例如，可以将 热反射单元的数量设置为2n个，并将转动装置中用于安置热反射单元的枢轴设置为n个， 其中，n为大于等于1的整数。这样，对于每一个枢轴而言，处于其两侧且与其紧邻的两个 热反射单元均设置在该枢轴上并可绕该枢轴旋转，以使热反射单元的反射面根据工艺需要 而朝向或偏离工艺腔室。 0048 可以理解的是，本发明。
32、提供的热反射装置也可以不设置位置变换单元，而是将热 反射单元固定于工艺腔室的外围，并使其反射面始终朝向工艺腔室。当然，采用这种方式会 使工艺腔室在降温过程中降温缓慢。 说 明 书CN 102820206 A 6/9页 9 0049 还可以理解的是，在工艺腔室升温或保温过程中，若使热反射单元的反射面沿工 艺腔室的切线方向延伸，即，使热反射单元的反射面与工艺腔室的法线方向垂直，则热反射 单元向工艺腔室反射的热量应该最多。在工艺腔室降温过程中，若将热反射单元的反射面 沿工艺腔室的法线方向延伸，则热反射单元向工艺腔室反射的热量应该最少，并且这种设 置方式为工艺腔室留出的散热通道最大，应当最有利于工艺腔。
33、室快速散热。 0050 此外，尽管本实施例中的热反射单元604通过旋转的方式来实现其位置变换，即， 通过旋转的方式来使热反射单元604的反射面朝向或偏离工艺腔室，然而在实际应用中， 也可以借助于升降装置在竖直方向上运动来带动热反射单元604上升或下降，而使热反射 单元604朝向或偏离工艺腔室；或者借助于翻转装置来带动热反射单元604翻转一定角度， 而使热反射单元604朝向或偏离工艺腔室。例如，在工艺腔室升温或保温过程中，使热反射 单元604朝向感应加热器和工艺腔室；而在工艺腔室降温过程中，通过升降装置将各热反 射单元604升起而脱离工艺腔室，从而留出热量散失通道以供工艺腔室散热。再如，在工艺 。
34、腔室外部的上方区域或下方区域设置翻转轴，并将热反射单元604设置在翻转轴上，借助 于热反射单元604绕翻转轴的翻转运动，而在工艺腔室升温或保温过程中，使热反射单元 604的反射面朝向感应加热器和工艺腔室；并在工艺腔室降温过程中，使热反射单元604的 反射面偏离工艺腔室，以留出热量散失通道供工艺腔室散热。当然，在实际应用中，位置变 换单元不必局限于前述实现形式，事实上，凡是能够使热反射单元604的反射面根据工艺 需要而朝向或偏离工艺腔室的方式，就都可以采用。 0051 图3为本发明一个具体实施例提供的设置有图1所示热反射装置的半导体处理设 备的基本结构的剖面示意图；图4为图3所示半导体处理设备去。
35、除过滤腔室318后的俯视 图。下面结合图3和图4详细说明本发明提供的设置有热反射装置的半导体处理设备。 0052 如图3和图4所示，本实施例提供的半导体处理设备包括：半导体处理装置300以 及本发明提供的上述热反射装置600。 0053 其中，半导体处理装置300包括用于隔断大气的腔室外壁321、腔室内壁317以及 由腔室内壁317围绕而成的工艺腔室301。本实施例中，腔室内壁317由石墨制成，其表面 被SiC包覆，当然在实际应用中，其也可以由石英制成。 0054 在工艺腔室301内部设置有用于承载被加工基片302的托盘装置。该托盘装置包 括沿纵向方向(即，沿工艺腔室301的高度方向)自下而上。
36、依次设置的11个托盘。每一个 托盘均呈环形，其中环形实体部分可用于承载诸如基片等的被加工工件，环形实体部分环 绕形成中空部分。每一个托盘均由石墨制成且表面由SiC包覆，相邻托盘之间具有一定的 间距，例如0.5cm8cm，优选为1cm3cm。 0055 在工艺腔室301内部设置有工艺气体输送系统310，该工艺气体输送系统310可 由石英材料制成，其自下而上贯穿整个托盘装置。在工艺气体输送系统310上对应于处于 托盘装置中间的9个托盘的上表面而设置有工艺气体出口311，用以将工艺气体输送系统 310中的工艺气体引入到各托盘的表面。在工艺气体输送系统310中设置有用以将工艺气 体从外部引入到工艺气体。
37、输送系统310内的工艺气体主导管313，由于工艺气体主导管313 的长度较长，因而使得靠上的工艺气体出口311的出气量往往会大于靠下的工艺气体出口 311的出气量，这就需要设置工艺气体补偿管314，用以补偿工艺气体主导管313的输送能 力。这样，由于设置有工艺气体补偿管314，因而可对不同托盘表面处的工艺气体输送量进 说 明 书CN 102820206 A 7/9页 10 行控制，以使各托盘表面处的工艺气体量大致均衡。当然，在实际应用中，工艺气体主导管 313和工艺气体补偿管314的数量可以不必局限于上述数量，而是可以根据需要增加或减 少。 0056 围绕腔室外壁321设置有感应加热线圈304。
38、，用以通过感应加热的方式对工艺腔 室301内的托盘装置进行加热，以使其所承载的被加工基片302处于工艺所需温度。通常， 在托盘装置中，最底层托盘和最顶层托盘所在位置处的热量易于散失，因此为了确保温度 场的均匀，而将感应加热线圈304的两端设置得较密，从而向最底层托盘和最顶层托盘提 供更多的热量。当然，在实际应用中，感应加热线圈304的设置情况可以根据实际工艺需要 而设定，并不必局限于本实施例所述的形式。 0057 如3图所示，为了更进一步保证被加工的基片302能够处于均匀的温度场和气流 场，可以仅在介于最底层托盘和最顶层托盘之间的9个托盘的上表面放置基片302，并使位 于最底层托盘和最顶层托盘。
39、作为陪衬托盘而不承载基片，这样，借助于这两个陪衬托盘可 阻挡整个托盘装置的散热，从而对处于中间的9个托盘进行保温，以确保这9个托盘及其所 承载的基片302所处温度场均匀。事实上，只要托盘装置中的托盘数量为四个或四个以上 时，处于最顶层和最底层的托盘就可以不必承载基片而被专门设置为陪衬托盘，用以确保 温度场的均匀。 0058 此外，在本实施例所采用的半导体处理装置300中，在工艺腔室301上方设置有过 滤腔室318，并且在该过滤腔室318的上部大致中央位置处设置有腔室排气口322，吹扫气 体以及未反应的工艺气体经由该排气口322而被排出。该过滤腔室318由多层过滤基板 324构成，在每一层基板3。
40、24上均开设有若干通孔319。这样，工艺腔室301中未反应的工 艺气体便可经由最底层过滤基板324上的通孔319而进入到过滤腔室318，在过滤腔室318 内进行扩散，并在过滤基板324上进行结晶生长，以便消耗未反应的工艺气体。由于未反应 的工艺气体可在过滤腔室318内生长为不易脱落的结晶膜而不是易于脱落的颗粒，因而借 助该过滤腔室318可以减少甚至避免因颗粒而带来的污染；同时，由于未反应的工艺气体 在过滤腔室318内可被较为充分地消耗，因而可以抑制未反应的工艺气体到达包含排气口 322的排气系统并在其内附着生成物，从而可以减少该结晶膜生长装置因这种污染所带来 的维护时间，进而相应地延长其正常运。
41、行时间。 0059 本实施例中，在半导体处理装置300之外设置有本发明提供的热反射装置600。具 体地，热反射装置600环绕在感应加热器304的外围，借助于旋转驱动源610来使其中的各 热反射单元604转动，从而改变每个热反射单元604与工艺腔室301和/或感应加热器304 的位置关系，例如，通过旋转驱动源610驱动热反射单元604转动，而在工艺腔室301升温 或保温过程中，使热反射单元604的反射面朝向工艺腔室301，从而使得由感应加热器304 和/或工艺腔室301内部散发出来的热量在到达热反射装置600时被该热反射装置600反 射至工艺腔室301；在工艺腔室301散热过程中，使热反射单元6。
42、04的反射面偏离工艺腔室 301，以留出热量散失通道供工艺腔室301散热。 0060 在本实施例提供的半导体处理设备中，由于感应加热器304的外围设置有本发明 提供的上述热反射装置600，并且该热反射装置600中的热反射单元604可根据工艺需要 而使其自身的反射面朝向或者偏离工艺腔室301，因而，本发明提供的半导体处理设备不仅 可以在工艺腔室301升温过程中使腔室内的工艺温度快速提升，在工艺腔室301保温过程 说 明 书CN 102820206 A 10 8/9页 11 中使腔室内的工艺温度基本保持恒定，而且还可以在工艺腔室301散热过程中使工艺腔室 301快速散热。也就是说，本发明提供的半导。
43、体处理设备既可以在工艺腔室301升温和保温 过程中避免热量白白散失掉，又可以在工艺腔室301降温过程中实现工艺腔室301的快速 降温。 0061 可以理解的是，尽管前述实施例中的热反射装置环绕整个感应加热器而设置，然 而在实际应用中，热反射装置也可以仅设置在感应加热器的部分区域上，虽然这种设置方 式防止散热的效果不如前述实施例，但是也可以在一定程度上改善热量散失的问题。而 且，尽管前述实施例中的热反射装置包括多个热反射单元，但是在实际应用中，热反射装置 也可以仅包含一个热反射单元，且该热反射单元呈圆筒状以将感应加热器环绕于其内，并 且为了保证该热反射单元能够实现位置变换，而相应地设置诸如升降装。
44、置等的位置变换单 元。 0062 还可以理解的是，本发明提供的热反射装置可以应用于需要借助感应加热器来加 热的半导体处理装置中；也可以应用于仅需保温而无需加热的半导体处理装置(即，该半 导体处理装置未设有感应加热器)中，此时，可将热反射装置直接设置在工艺腔室的外围， 以使其能够将工艺腔室内传递出的辐射热再朝向工艺腔室反射，从而实现工艺腔室的保 温。 0063 下面举例说明结晶膜生长工艺中如何利用热反射装置来对工艺腔室内的温度进 行控制，其中，每个托盘承载16片基片。 0064 首先，利用感应加热器304对工艺腔室301进行加热，同时从吹扫气体入口320通 入10SLM的氢气，并从工艺气体主导管。
45、313和工艺气体补偿管314分别向工艺腔室301通 入20SLM的氢气。通过加热而使温度达到1000后，保持5分钟，以对基片302的表面进行 清洁。 0065 然后，基于来自旋转驱动源610的信号，使枢轴601旋转而带动热辐射反射镜602 运动，直至热辐射反射镜602的反射面沿工艺腔室301的法线方向延伸(即，垂直于工艺腔 室)，而使该热反射单元的反射面偏离工艺腔室区域而为工艺腔室留出散热通道，借此使工 艺腔室快速降温。 0066 之后，待腔室内的温度下降至500，以10SLM的流量分别从工艺气体主导管313 和工艺气体补偿管314导入氨气。用300SCCM的氢气对TMG进行鼓泡，并经由工艺气。
46、体主 导管313和工艺气体补偿管314向工艺腔室内导入3分钟。在该工序中形成非结晶层。 0067 停止导入TMG，再次使热辐射反射镜602旋转，并使其反射面朝向工艺腔室。由此， 由于可以高效地将工艺腔室辐射出的热量向该工艺腔室反射，因而可使腔室内的温度迅速 上升至工艺所需的第一设定温度，例如1100。 0068 然后，以25SLM的流量从工艺气体主导管313和工艺气体补偿管314向工艺腔室 301导入氨气，并且以5SLM的流量向工艺腔室301导入氮气。在该工序中，用200SCCM的 氢气对TMG进行鼓泡，并经由工艺气体主导管313和工艺气体补偿管314而导入工艺腔室 301内。 0069 在使。
47、GaN膜生长1小时后，停止导入工艺气体，并再次使热辐射反射镜602旋转， 改变其朝向而使其反射面偏离工艺腔室301，以留出热量散失通道以供工艺腔室301散热， 并使工艺腔室301冷却至第二设定温度，例如750。 说 明 书CN 102820206 A 11 9/9页 12 0070 然后，向工艺腔室301内导入TMG以及TMIn，以在GaN膜上生长InGaN膜。 0071 然后，停止导入氢气，利用氮气使工艺腔室301恢复至室温和常压，并对基片302 进行回收和检测。通过检测发现，对4个托盘上的64个基片测定其膜厚，这些基片上结晶 膜厚度的波动范围在3以内；对5个托盘上的80个基片测定其膜厚，这。
48、些基片上的结 晶膜厚度的波动范围在6以内。 0072 由此可见，本实施例提供的半导体处理设备，由于在其工艺腔室外围设置有本发 明提供的上述热反射装置，因而可借助于该热反射装置而在工艺腔室升温或保温过程中， 将辐射热朝向工艺腔室反射，从而可以避免在工艺腔室升温或保温过程中使热量白白散失 掉而造成能源浪费，同时提高工艺腔室的升温速度，进而提高生产效率。并在工艺腔室降温 过程中，使热反射单元的反射面偏离所述感应加热器，从而便于工艺腔室散热。也就是说， 本实施例提供的半导体处理设备，能够在工艺腔室升温过程中实现快速升温，而在工艺腔 室保温过程中避免热量散失，并且在工艺腔室降温过程中便于工艺腔室散热。因。
49、此，采用本 实施例提供的半导体处理设备，可以方便快速地使工艺腔室达到所需要的温度，即，可以高 效地控制工艺腔室及工艺气体的温度，从而可以高效地向半导体处理设备中托盘装置的各 托盘供给适当温度的工艺气体，因此提高了半导体处理设备的生产效率，并且由于工艺气 体温度适宜，因而可大大降低各被加工基片上的结晶膜厚度的不均性，从而提高结晶膜的 质量。 0073 可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施 方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精 神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。 说 明 书CN 102820206 A 12 1/3页 13 图1 图2a图2b 说 明 书 附 图CN 102820206 A 13 2/3页 14 图3 说 明 书 附 图CN 102820206 A 14 3/3页 15 图4 说 明 书 附 图CN 102820206 A 1。