《石墨盘、具有上述石墨盘的反应腔室和对衬底的加热方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《石墨盘、具有上述石墨盘的反应腔室和对衬底的加热方法.pdf（16页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 103074606 A (43)申请公布日 2013.05.01 CN 103074606 A *CN103074606A* (21)申请号 201210041203.6 (22)申请日 2012.02.22 C23C 16/458(2006.01) C23C 16/46(2006.01) (71)申请人 光达光电设备科技 （嘉兴） 有限公司 地址 314300 浙江省嘉兴市海盐县盐北路 211 号科创园西区 1 号楼 3 楼 (72)发明人 梁秉文 (74)专利代理机构 上海思微知识产权代理事务 所 ( 普通合伙 ) 31237 代理人 郑玮 (54) 发明名称 石。
2、墨盘、 具有上述石墨盘的反应腔室和对衬 底的加热方法 (57) 摘要 本发明实施例提供一种化学气相沉积工艺的 石墨盘、 反应腔室和对衬底的加热方法， 其中所述 石墨盘具有凹槽， 所述凹槽所在的位置具有与之 对应的支撑架， 所述支撑架用于将衬底悬置， 使得 衬底与石墨盘不接触。 本发明通过将衬底悬置， 使 得石墨盘对衬底的加热为热辐射为主， 从而改善 了对衬底尤其是发生了翘曲变形的衬底的加热的 均匀性， 改善了化学气相沉积工艺的均匀性。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 8 页 附图 6 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1页 说明书8页。
3、 附图6页 (10)申请公布号 CN 103074606 A CN 103074606 A *CN103074606A* 1/1 页 2 1. 一种化学气相沉积工艺的石墨盘， 具有用于放置衬底的凹槽， 其特征在于， 所述凹槽 所在的位置具有与之对应的支撑架， 所述支撑架用于将衬底悬置， 使得衬底与石墨盘不接 触。 2. 如权利要求 1 所述的石墨盘， 其特征在于， 所述支撑架的形状为环形， 所述支撑架环 绕所述凹槽的底部一周， 所述支撑架位于衬底的下方。 3. 如权利要求 1 所述的石墨盘， 其特征在于， 所述凹槽的侧壁与底部构成 V 型。 4. 如权利要求 2 所述的石墨盘， 其特征在于， 。
4、所述支撑架与其中放置的衬底的厚度之 和等于所述凹槽的深度。 5. 如权利要求 1 所述的石墨盘， 其特征在于， 所述支撑架悬挂于所述凹槽两侧的石墨 盘上， 所述支撑架的顶部固定于所述凹槽的两侧的石墨盘上， 所述支撑架的底部用于放置 衬底。 6. 如权利要求 5 所述的石墨盘， 其特征在于， 所述支撑架的形状为 Z 型或阶梯型。 7. 如权利要求 5 所述的石墨盘， 其特征在于， 所述支撑架的正面、 衬底的正面与石墨盘 的正面齐平。 8. 如权利要求 1 所述的石墨盘， 其特征在于， 所述石墨盘中具有孔洞， 位于衬底的边缘 对应石墨盘中， 所述孔洞用于减小石墨盘对衬底的边缘的热辐射。 9. 如权。
5、利要求 1 所述的石墨盘， 其特征在于， 所述支撑架的材质为透明材质或绝热材 质。 10. 如权利要求 9 所述的石墨盘， 其特征在于， 所述透明材质为石英、 蓝宝石中的一种 或其混合。 11. 如权利要求 9 所述的石墨盘， 其特征在于， 所述绝热材质为陶瓷、 氧化锆或两者的 混合。 12. 如权利要求 1 所述的石墨盘， 其特征在于， 所述支撑架的与衬底接触的表面上形成 有多个孔隙， 用于减小所述支撑架与衬底的接触面积。 13. 如权利要求 12 所述的石墨盘， 其特征在于， 所述支撑架的用于放置衬底的部分为 双环形结构或多个支撑柱。 14. 如权利要求 1 所述的石墨盘， 其特征在于， 。
6、所述凹槽的深度范围为 300 微米 2 毫 米， 所述支撑架的高度范围为 290 微米 1.7 毫米。 15. 一种化学气相沉积工艺过程中对衬底的加热方法， 其特征在于， 利用与凹槽对应的 支撑架， 将所述衬底悬置， 使得所述衬底与石墨盘不接触， 利用石墨盘的热辐射对所述衬底 进行加热。 16. 一种化学气相沉积设备的反应腔室， 其特征在于， 包括如权利要求 1 所述的石墨 盘。 权 利 要 求 书 CN 103074606 A 2 1/8 页 3 石墨盘、 具有上述石墨盘的反应腔室和对衬底的加热方法 技术领域 0001 本发明涉及化学气相沉积 (CVD) 技术领域， 特别涉及化学气相沉积设备。
7、的石墨 盘、 反应腔室和对衬底的加热方法。 背景技术 0002 MOCVD(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition) 是在气相外延生长 (VPE) 的基础上发展起来的一种化学气相外延沉积工艺。它以 III 族、 II 族元素的有机化合物和 V、 VI 族元素的氢化物等作为晶体生长的源材料， 以热分解反应方式在石墨盘上进行沉积工 艺， 生长各种 III-V 族、 II-VI 族化合物半导体以及它们的多元固溶体的薄层单晶材料。 0003 下面对现有的化学气相沉积工艺的原理进行说明。具体地， 以 MOCVD 为例， 请参考 图 1 所示的现有的化学气相沉积工艺。
8、设备的结构示意图。 0004 手套箱 10 内形成有相对设置的喷淋头 11 和石墨盘 12。所述喷淋头 11 内可以设 置多个小孔， 所述喷淋头 11 用于提供反应气体。所述石墨盘 12 内具有多个凹槽， 每个凹槽 内对应放置一片衬底 121， 所述衬底 121 的材质通常为价格昂贵的蓝宝石。所述石墨盘 12 的下方还形成有加热单元13， 所述加热单元13对石墨盘12进行加热， 石墨盘12受热升温， 能够以热辐射和热传导方式对衬底 121 进行加热。由于衬底 121 放置在石墨盘 12 中， 两者 接触， 因此石墨盘 12 对衬底 121 的加热以热传导为主。 0005 在进行 MOCVD 工。
9、艺时， 反应气体自喷淋头 11 的小孔进入石墨盘 12 上方的反应区 域 ( 靠近衬底 121 的表面的位置 )， 所述衬底 121 由于加热单元 13 的热传导加热而具有一 定的温度， 从而该温度使得反应气体之间进行化学反应， 从而在衬底 121 表面沉积外延材 料层。 0006 在实际中发现， 现有的化学气相沉积工艺的均匀性不高， 外延芯片的良率偏低。 发明内容 0007 本发明实施例解决的问题是提供了一种石墨盘、 含有上述石墨盘的反应腔室和对 衬底的加热方法， 提高了对衬底(尤其是发生了变形的衬底)的加热的均匀性， 改善了化学 气相沉积工艺的均匀性， 提高了外延芯片的良率。 0008 为。
10、了解决上述问题， 本发明提供一种化学气相沉积工艺的石墨盘， 具有凹槽， 所述 凹槽所在的位置具有与之对应的支撑架， 所述支撑架用于将衬底悬置， 使得衬底与石墨盘 不接触。 0009 可选地， 所述支撑架的形状为环形， 所述支撑架环绕所述凹槽的底部一周， 所述支 撑架位于衬底的下方。 0010 可选地， 所述凹槽的侧壁与底部构成 V 型。 0011 可选地， 所述支撑架与其中放置的衬底的厚度之和等于所述凹槽的深度。 0012 可选地， 所述支撑架悬挂于所述凹槽两侧的石墨盘上， 所述支撑架的顶部固定于 所述凹槽的两侧的石墨盘上， 所述支撑架的底部用于放置衬底。 说 明 书 CN 103074606。
11、 A 3 2/8 页 4 0013 可选地， 所述支撑架的形状为 Z 型或阶梯型。 0014 可选地， 所述支撑架的正面、 衬底的正面与石墨盘的正面齐平。 0015 可选地， 所述石墨盘中具有孔洞， 位于衬底的边缘对应石墨盘中， 所述孔洞用于减 小石墨盘对衬底的边缘的热辐射。 0016 可选地， 所述支撑架的材质为透明材质或绝热材质。 0017 可选地， 所述透明材质为石英、 蓝宝石中的一种或其混合。 0018 可选地， 所述绝热材质为陶瓷、 氧化锆或两者的混合。 0019 可选地， 所述支撑架的与衬底接触的表面上形成有多个孔隙， 用于减小所述支撑 架与衬底的接触面积。 0020 可选地， 所。
12、述支撑架的用于放置衬底的部分为双环形结构或多个支撑柱。 0021 可选地， 所述凹槽的深度范围为 300 微米 2 毫米， 所述支撑架的高度范围为 290 微米 1.7 毫米。 0022 本发明还提供一种化学气相沉积工艺过程中对衬底的加热方法， 利用与凹槽对应 的支撑架， 将所述衬底悬置， 使得所述衬底与石墨盘不接触， 利用石墨盘的热辐射对所述衬 底进行加热。 0023 相应地， 本发明还提供一种化学气相沉积设备的反应腔室， 包括所述的石墨盘。 0024 与现有技术相比， 本发明具有以下优点 ： 0025 本发明实施例提供的石墨盘的凹槽具有与之对应的支撑架， 利用该支撑架将衬底 悬置， 使得衬。
13、底与石墨盘不接触， 在进行化学气相沉积工艺时， 石墨盘作为衬底的热源 ( 石 墨盘在加热单元的加热下升温， 能够以热辐射和热传导方式提供热量 )， 由于衬底与石墨 盘不接触， 因此利用本发明所述的石墨盘能够实现对衬底的加热以热辐射方式为主， 而现 有技术将衬底直接放置在石墨盘的凹槽中 ( 即衬底与石墨盘直接接触 )， 因此现有技术对 衬底的加热以热传导为主， 当衬底发生翘曲变形时， 现有技术容易造成衬底的各点受热不 均匀， 导致衬底上形成的外延材料层不均匀， 由于本发明利用热辐射方式加热， 消除了现有 技术利用热传导加热给衬底上各点的加热的不均匀造成的影响， 提高了对衬底加热的均匀 性， 相应。
14、改善了化学气相沉积工艺的均匀性和衬底上形成的外延材料层的均匀性 ； 0026 进一步优化地， 所述支撑架的正面、 衬底的正面与石墨盘的正面齐平， 可以避免衬 底两侧的石墨盘和支撑架影响衬底的正面的气流的分布， 进一步改善衬底正面的气流分布 的均匀性 ； 0027 进一步优化地， 所述石墨盘中具有孔洞， 位于与所述衬底的边缘对应的石墨盘中， 所述孔洞用于减小石墨盘对衬底的边缘的热辐射， 使得衬底的边缘与衬底的中部受到的热 辐射的基本相同， 从而进一步提高衬底受热的均匀性 ； 0028 进一步优化地， 所述支撑架的与衬底接触的表面上形成有多个孔隙， 用于减小所 述支撑架与衬底的接触面积， 减少了来。
15、自石墨盘的热传导， 进一步改善了衬底受热的均匀 性 ； 0029 进一步优化地， 所述支撑架悬挂于所述凹槽两侧的石墨盘上， 所述支撑架的顶部 固定于所述凹槽的两侧的石墨盘上， 所述支撑架的底部用于放置衬底， 所述支撑架的形状 为 Z 型圆环， 当衬底需要随着石墨盘一起转动的时候， 有利于保证衬底在石墨盘中的位置 相对稳定。 说 明 书 CN 103074606 A 4 3/8 页 5 附图说明 0030 图 1 是现有技术的 MOCVD 装置的结构示意图 ； 0031 图 2 是翘曲变形的蓝宝石衬底与石墨盘的结构示意图 ； 0032 图 3 是翘曲变形的硅衬底与石墨盘的结构示意图 ； 0033。
16、 图 4 是本发明第一实施例的石墨盘的结构示意图 ； 0034 图 5 是图 4 所示的石墨盘的俯视结构示意图 ； 0035 图 6 是本发明第二实施例的石墨盘的结构示意图 ； 0036 图 7 是本发明第三实施例的石墨盘的结构示意图 ； 0037 图 8 是本发明第四实施例的石墨盘的结构示意图 ； 0038 图 9 是本发明第五实施例的石墨盘的结构示意图 ； 0039 图 10 是本发明第六实施例的石墨盘的结构示意图 ； 0040 图 11 是图 9 中的支撑架的底部结构示意图 ； 0041 图 12 是本发明第七实施例的石墨盘的结构示意图 ； 0042 图 13 是本发明第八实施例的石墨盘。
17、的结构示意图 ； 0043 图 14 是本发明第九实施例的石墨盘的结构示意图 ； 0044 图 15 为翘曲变形的硅衬底温度分布曲线。 具体实施方式 0045 现有技术的化学气相沉积工艺的均匀性不高， 外延芯片的良率偏低。经过发明人 研究发现， 由于衬底受热不均匀 ( 衬底的各点有温差 ) 导致化学气相沉积工艺后在衬底上 形成的外延材料层不均匀。造成衬底受热不均匀的原因之一就是， 衬底在化学气相沉积工 艺过程中由于应力发生了翘曲变形。 通常衬底放置于石墨盘中， 两者接触， 石墨盘能够以热 传导和热辐射两种方式对衬底进行加热。当衬底翘曲变形后， 衬底原本应与石墨盘接触的 各点与石墨盘之间的距离不。
18、同， 使得衬底受热不均匀。并且发明人还发现， 基于不同的材 质， 衬底在应力的作用下发生的翘曲变形的趋势不同。虽然不同材质的衬底发生翘曲变形 的趋势不同， 但是均会造成衬底受热不均匀。 0046 具体地， 请参考图 2 所示的翘曲变形的蓝宝石衬底与石墨盘的结构示意图。石墨 盘12内具有凹槽， 石墨盘12的正面朝向喷淋头(未图示)， 石墨盘12的凹槽内放置有衬底 121， 所述衬底 121 的正面朝向喷淋头。所述衬底 121 的材质为蓝宝石， 由于应力作用， 衬底 121 的背面 ( 与正面相对的表面 ) 原本位于同一平面的三点 A 点、 B 点、 C 点形成了圆弧状 ( 圆弧的开口向上 )， 。
19、而整个衬底 121 在凹槽内呈碗口上的碗状。对于 A 点和 C 点与石墨盘 12 直接接触， 因此 A 点和 C 点可以以热辐射和热传导两种方式接受来自石墨盘 12 的热量， 并且可以把部分热量逐渐向 B 点传递， 而 B 点悬置于石墨盘 12 上方， 只能以热辐射方式接 受来自石墨盘 12 的热量， 这使得衬底 121 的各点受热不均匀， 衬底 121 的温度自边缘向中 心降低。 0047 对于材质为硅的衬底， 其翘曲变形与蓝宝石衬底相反。请参考图 3 所示的翘曲变 形的硅衬底与石墨盘的结构示意图， 与图 2 相同的结构采用相同的标号表示。衬底 121 正 面向上放置于石墨盘12内， 其材质。
20、为硅， 由于应力作用， 所述衬底121的背面原本位于同一 说 明 书 CN 103074606 A 5 4/8 页 6 平面的三点 A 点、 B 点和 C 点形成了圆弧状 ( 圆弧的开口向下 )， 但是该圆弧的开口方向与 蓝宝石衬底的背面的圆弧的开口方向相反， 整个衬底 121 呈碗口向下 ( 倒扣 ) 的碗状。衬 底 121 背面的 C 点由于与石墨盘 12 直接接触， 其能够同时以热传导和热辐射两种方式接收 来自石墨盘 12 的热量， 并且 C 点将热量向衬底 121 的中部传递， 而对于 B 点和 A 点只能以 热辐射的方式接受来自石墨盘12的热量， 这使得衬底121的边缘温度高， 中部。
21、温度低， 并且 对于发生图 3 所述的变形， 衬底中部接受的热传导的热量比图 2 中的衬底中部接受的热传 导的热量小， 更加加剧了衬底 121 温度分布的不均匀。 0048 并且无论是蓝宝石衬底或硅衬底， 由于对衬底加热的 “边缘效应” ( 即衬底边缘的 升温速度大于衬底中部的升温速度， 使得衬底边缘的温度高于衬底中部的温度 ) 的影响， 这使得现有的方法对衬底加热普遍有受热不均匀的问题。并且如前所述， 硅衬底由于其翘 曲变形为为开口向下， 其边缘与中部的温度不均匀的问题更为严重。但是利用硅作为化学 气相沉积工艺的衬底制作外延芯片是 LED 芯片制作领域的技术发展趋势， 而硅衬底的翘曲 变形问。
22、题暂时没有有效的解决办法。如何在衬底 ( 尤其是硅衬底 ) 发生翘曲变形的情况下 对其实现较为均匀的加热， 是本发明要解决的技术问题。 0049 为了解决上述问题， 本发明提出一种对新的对衬底的加热方法， 所述方法利用与 凹槽对应的支撑架， 将所述衬底悬置， 使得所述衬底与石墨盘不接触， 利用石墨盘的热辐射 对所述衬底进行加热。所述方法适用于 MOCVD 工艺， 当然， 也适用于其他的衬底受热变形后 以热辐射加热会影响工艺均匀性的化学气相沉积工艺。 0050 本发明通过改变对衬底的加热方式， 使得现有的热传导 ( 为主要加热方式 ) 和热 辐射共同对衬底进行加热的方式转变为采用以热辐射对衬底进。
23、行加热或以热辐射加热为 主对衬底进行加热， 提高了衬底的各点受热的均匀性。 在衬底发生翘曲变形的情况下， 虽然 衬底各点与下方的石墨盘的距离有差异， 但是上述差异对热辐射加热的影响较小， 因此， 采 用本发明实施例的方法可以实现对翘曲变形的衬底实现较为均匀的加热。 0051 以MOCVD设备为例， 现有的MOCVD设备的石墨盘中通常设置有凹槽， 衬底放置于凹 槽内， 本发明可以通过凹槽内或凹槽两侧的石墨盘上设置支撑架， 将衬底悬置于石墨盘上， 从而使得所述衬底与石墨盘不接触， 利用石墨盘的热辐射对所述衬底进行加热。 0052 下面结合实施例对本发明的技术方案进行详细的说明。 为了更好地说明本发。
24、明的 技术方案， 请结合图 4 所示的本发明第一实施例的石墨盘的结构示意图。作为一个实施例， 石墨盘 20 的正面向上， 石墨盘 20 内具有凹槽， 所述凹槽具有侧壁和底部。所述凹槽的侧壁 为凹槽的沿着垂直于所述石墨盘20正面的两侧， 凹槽的底部露出下方的石墨盘20。 本发明 所述的石墨盘的正面是指石墨盘的朝向喷淋头(未示出)一侧的表面， 以上定义全文适用， 特此说明。 0053 本发明所述的支撑架21位于凹槽的底部， 且该支撑架21环绕凹槽的底部一周， 衬 底 22 位于支撑架 21 上方。作为一个实施例， 图 4 所示的石墨盘 20 中仅有一个凹槽， 在其 他的实施例中， 石墨盘 20 中。
25、可以有多个凹槽。 0054 所述支撑架 21 用于将衬底 22 悬置， 使得衬底 22 与石墨盘 20 不接触， 从而消除由 于衬底 22 与石墨盘 20 接触带来的热传导， 使得石墨盘 20 对衬底 22 的加热为热辐射或以 热辐射为主。 0055 请结合图 5， 为图 4 所示的石墨盘的俯视示意图。所述支撑架 21 的形状为环形。 说 明 书 CN 103074606 A 6 5/8 页 7 该环形的支撑架 21 环绕凹槽的侧壁和底部一周， 衬底 22 位于支撑架 21 上。 0056 请继续参考图 4， 作为本发明的一个可选实施例， 支撑架 21 位于衬底 22 的下方。 衬底 22 的。
26、背面与石墨盘 20 不接触。所述支撑架 21 的高度 L 应满足， 当衬底 22 呈现碗状 的变形 ( 即衬底 22 的中部朝向凹槽的底部变形 ) 时， 衬底 22 的背面仍然与石墨盘 20 不接 触。作为本发明的又一可选实施例， 所述支撑架 21 的高度 L 与衬底 22 的厚度 D 之和应等 于凹槽的深度 H。本发明所述的衬底 22 的厚度 D 是指未发生形变的衬底的正面 ( 朝向喷淋 头一侧的表面 ) 和背面 ( 与正面相对的表面 ) 之间的距离， 本发明所述的支撑架的高度 L 是指支撑架 21 的正面与背面 ( 与正面相对、 且与喷淋头距离最远的一侧的表面 ) 的距离。 作为一个实施例。
27、， 所述凹槽的深度 H 范围为 300 微米 2 毫米， 所述衬底 22 的厚度范围为 300 微米 1.5 毫米， 相应地， 所述支撑架 21 的高度范围为 290 微米 1.7 毫米。 0057 本实施例中， 虽然衬底 22 的侧面与凹槽的侧壁仍然有部分接触， 通过该部分接 触， 石墨盘 20 能够以热传导方式将部分热量传给衬底 22， 但是热传导方式传导的热量有 限， 对衬底 22 的受热的均匀性影响不大。在其他的实施例中， 可以在衬底 22 的两侧与石墨 盘 20 之间设置绝热层， 该绝热层的材质可以为陶瓷。 0058 作为一个实施例， 所述支撑架 21 的宽度应尽可能小， 以减小与衬。
28、底 22 的接触。作 为优选的实施例， 所述支撑架21的宽度范围为其上方放置衬底的半径的1/101/20， 以保 证能够稳定的将衬底 22 悬空。 0059 作为一个实施例， 所述支撑架21的材质为石墨， 其可以与石墨盘20一体化加工而 成， 也可以单独加工， 然后通过螺丝螺母等机械零件与石墨盘 20 固定在一起或者通过耐热 胶与石墨盘 20 粘合为一体。 0060 作为本发明的一个的实施例， 所述支撑架 21 的材质可以为透明材质， 这样保证支 撑架 21 下方的石墨盘 20 的热量可以透过支撑架 21 传输至衬底 22。例如所述支撑架 21 的 材质可以为石英、 蓝宝石或者两者的混合。 本。
29、实施例中， 所述支撑架21的材质为蓝宝石。 作 为本发明的又一实施例， 所述支撑架 21 的材质还可以为绝热材质， 这样可以减少石墨盘 21 将热量传递给衬底 22， 比如所述支撑架 21 的材质可以为陶瓷、 氧化锆或两者的混合。 0061 由于石墨盘 20 在工艺过程中可能会旋转运动， 为了保证衬底 22 在石墨盘 20 中能 稳定， 所述凹槽的侧壁与底部可以有一定的倾斜， 凹槽的侧壁和底部形成 V 型， 目的是使得 凹槽的底部的直径大于凹槽的正面的开口处的直径， 从而整个凹槽呈圆台状， 保证衬底 22 在随石墨盘 20 的旋转过程中的位置相对稳定。 0062 下面请结合图 6 所示的本发明。
30、第二实施例的石墨盘的结构示意图。与第一实施例 相同的结构采用相同的标号。本实施例与前一实施例的区别在于， 石墨盘 20 中具有孔洞， 该孔洞位于衬底 22 的边缘的凹槽下方的石墨盘 20 内。所述孔洞用于减小石墨盘 20 对衬 底 22 边缘的热辐射。 0063 因为发明人发现， 在对衬底 22 进行加热时， 由于边缘效应的影响， 衬底 22 的边缘 的温度通常高于衬底 22 的中部的温度， 本发明通过在衬底 22 的边缘的石墨盘 20 中设置孔 洞， 可以减少对衬底 22 的边缘的热辐射， 从而使得衬底 22 的边缘的温度与衬底 22 的中部 的温度一致。本发明实施例的孔洞位于衬底 22 两。
31、侧的石墨盘 20 中， 该孔洞设置在石墨盘 20 的正面， 也是为了便于石墨盘 20 的加工制作。在其他的实施例中， 所述孔洞还可以位于 衬底边缘附近的其他位置， 比如该孔洞可以位于衬底的边缘下方的石墨盘中， 也可以位于 说 明 书 CN 103074606 A 7 6/8 页 8 衬底的边缘的两侧的石墨盘中 ； 该孔洞可以与凹槽相连通， 或者该孔洞与凹槽之间可以有 部分石墨盘隔绝， 具体将在后续的实施例中进行详细的说明。 0064 下面请参考图 7 所示的本发明第三实施例的石墨盘的结构示意图。与第一实施例 相同的结构采用相同的标号表示。本实施例与第一实施例的区别在于， 所述支撑架 21 悬挂。
32、 于所述凹槽两侧的石墨盘 20 上， 所述支撑架 21 的顶部固定于所述凹槽的两侧的石墨盘 20 上， 所述支撑架 21 的底部用于放置衬底 22。 0065 所述支撑架 21 为阶梯型。即， 支撑架 21 的顶部与凹槽两侧的石墨盘 20 的正面接 触， 支撑架 21 的侧面石墨盘 20 接触， 所述支撑架 21 的底部悬置于凹槽上。所述支撑架 21 的底部用于放置衬底 22， 支撑架 21 的侧壁将衬底 22 的侧面与石墨盘 20 隔离， 使得衬底 22 与石墨盘 20 完全不接触， 这样可以减小石墨盘 20 以热传导方式将热量传输给衬底 22， 使 得石墨盘 20 对衬底 22 的加热以热。
33、辐射方式为主， 从而进一步改善对衬底 22 的受热的均匀 性。 0066 作为优选的实施例， 所述支撑架 21 的正面、 衬底 22 的正面与石墨盘 20 的正面齐 平， 这样可以防止支撑架 21 和石墨盘 20 对衬底 22 上方的气体带来影响， 提高衬底 22 上方 的气流分布的均匀性。本发明所述的支撑架的正面是指支撑架的朝向喷淋头 ( 未示出 ) 一 侧的表面， 以上定义适用于全文。 0067 作为本发明的一个实施例， 所述石墨盘20中具有孔洞， 该孔洞位于衬底22的边缘 的凹槽的底部， 所述孔洞用于减小石墨盘 20 对衬底 22 的边缘的热辐射。本实施例中， 所述 孔洞与凹槽相连通， 。
34、可以在利用同一工艺步骤制作， 便于石墨盘 20 的加工和制作。 0068 下面请结合图 8 所示的本发明第四实施例的石墨盘的结构示意图， 与前一实施例 相同的部件采用相同的标号表示。本实施例与前一实施例的区别在于， 凹槽的侧壁和底部 形成V型， 相应地， 支撑架21的形状为Z型， 所述支撑架21悬挂于凹槽两侧的石墨盘20上， 所述支撑架 21 的顶部固定于凹槽的两侧的石墨盘 20 上， 所述支撑架 21 的底部用于放置衬 底 22。采用本实施例所述的 Z 型的支撑架 21 可以更好地固定衬底 22， 防止衬底 22 随着石 墨盘 20 转动时被甩出去。本实施例中， 孔洞位于衬底 22 的边缘的。
35、下方的石墨盘 20 中。 0069 下面请参考图 9 所示的本发明第五实施例的石墨盘的结构示意图， 与前一实施例 相同的结构采用相同的标号表示。本实施例与前一实施例的区别在于， 所述衬底 22 的正 面、 支撑架 21 的正面和石墨盘 20 的正面齐平， 这样有利于改善衬底 22 表面的气体分布的 均匀性。 0070 下面请参考图 10 所示的本发明第六实施例的石墨盘的结构示意图， 与前一实施 例相同的结构采用相同的标号表示。本实施例与前一实施例的区别在于， 衬底 22 的边缘的 侧壁和底部的石墨盘 20 中均形成有孔洞， 并且在本实施例中该孔洞与凹槽相连通。在其他 的实施例中， 所述孔洞与凹。
36、槽之间还可以有部分石墨盘 20 隔离。本实施例中， 所述支撑架 21的形状为阶梯型， 该支撑架21的侧壁与凹槽两侧的石墨盘20不接触， 这样可以防止石墨 盘20通过支撑架21的侧壁将热量传导给衬底22， 防止对衬底22的边缘加热过多造成衬底 22 的边缘温度高于衬底 22 的中部的温度， 进一步改善衬底 22 的温度分布的均匀性。 0071 本实施例中， 所述支撑架 21 的底部与石墨盘 20 不接触， 也可以防止石墨盘 20 通 过支撑架 21 将热量传递给衬底 22 的边缘， 减小衬底 22 的边缘与中部的温度差异， 进一步 改善衬底 22 的温度的分布的均匀性。 说 明 书 CN 103。
37、074606 A 8 7/8 页 9 0072 为了进一步减小石墨盘通过支撑架传导给衬底的热量， 改善衬底的边缘和中部的 温度分布的均匀性， 作为可选的实施例， 还可以在支撑架的与衬底接触的部分形成孔隙， 这 样进一步减小支撑架与衬底的接触面积。具体地， 请参考图 11 所示的图 9 中的支撑架的底 部的结构示意图。作为一个实施例， 支撑架的顶部 ( 未图示 ) 放置于石墨盘上， 支撑架的底 部 ( 即用于放置衬底的部分 ) 为双环形结构。如图， 该支撑架的底部具体包括外环 211、 内 环 212 和连接外环 211 和内环 212 的连接桥 213。采用所述双环形结构的支撑架与衬底的 接触。
38、面积少， 减少了石墨盘通过支撑架向衬底的热传导的热量传输。 0073 请参考图 12 所示本发明第七实施例的石墨盘的结构示意图。与第六实施例相同 的结构采用相同的标号表示。本实施例与第六实施例的区别在于， 衬底 22 正面向上放置于 阶梯形的支撑架 21 上， 所述衬底 22 的正面、 支撑架 21 的正面和石墨盘 20 的正面齐平。本 实施例与第六实施例的区别在于， 孔洞的形状和位置不同。本实施例的孔洞位于衬底 121 的边缘的底部， 与凹槽底部相连通。本发明的孔洞的深度自凹槽的侧壁下方沿衬底 121 的 径向向衬底 121 的中部方向的依次减小， 整个孔洞呈三角状。采用所述孔洞可以进一步消。
39、 除衬底边缘的热辐射。 0074 请参考图 15 所示翘曲变形的硅衬底温度分布曲线。其中横轴 D 表示与衬底的中 心的距离 ( 单位为毫米 )， 纵轴 T 表示温度 ( 单位为 K)。图中并未定量地沿径向标出衬底 上的温度， 而是定性地示出了沿径向衬底的温度变化趋势， 虚线左侧为衬底中部， 虚线右侧 为衬底边缘。其中曲线 1 为采用现有技术的石墨盘对翘曲变形的硅衬底加热的模拟结果。 曲线 1 表明衬底的中部温度分布比衬底的边缘温度分布均匀， 由于边缘效应的影响， 衬底 的边缘的温度比衬底的中部的温度高， 并且越靠近衬底的边缘温度上升越快， 温度分布的 均匀性越差， 衬底的边缘和中部的最大温差超。
40、过10K。 曲线2为采用本实施例的石墨盘对翘 曲变形的硅衬底加热的模拟结果。曲线 2 的衬底中部的温度分布比衬底边缘的温度分布更 为均匀， 与曲线 1 相比， 衬底的边缘的温度变化较为平缓， 衬底的边缘和中部的最大温差小 于 4K， 这说明采用本发明实施例的石墨盘可以有效改善衬底上温度分布的均匀性。 0075 下面请参考图 13 所示的第八实施例的石墨盘的结构示意图。与第七实施例相同 的结构采用相同的标号表示。与前一实施例的区别在于， 支撑架 21 位于凹槽的中部， 且所 述支撑架 21 由多个支撑柱构成。本实施例中， 所述支撑柱的数目为 3 个， 所述支撑柱呈等 边三角形排布， 等边三角形的。
41、中心与凹槽的中心位于同一垂直线上 ( 该垂直线与凹槽的底 部垂直)。 采用本实施例的支撑柱结构将衬底悬置于凹槽内， 可以进一步减小衬底与石墨盘 之间的热传导。 0076 下面请参考图 14 所示的本发明第九实施例的石墨盘的结构示意图。与前一实施 例相同的结构采用相同的标号表示。本实施例与前一实施例的区别在于， 石墨盘 20 内的凹 槽的侧壁和底部形成 V 型， 且衬底 22 的边缘的下方和两侧的石墨盘 20 内均形成有孔洞， 这 样可以进一步减少对衬底 22 的边缘的热辐射。 0077 综上， 本发明实施例提供的石墨盘的凹槽具有与之对应的支撑架， 利用该支撑架 将衬底悬置， 使得衬底与石墨盘不。
42、接触， 在进行化学气相沉积工艺时， 石墨盘作为衬底的热 源 ( 石墨盘在加热单元的加热下升温， 能够以热辐射和热传导方式提供热量 )， 由于衬底与 石墨盘不接触， 因此利用本发明所述的石墨盘能够实现对衬底的加热以热辐射方式为主， 而现有技术将衬底直接放置在石墨盘的凹槽中 ( 即衬底与石墨盘直接接触 )， 因此现有技 说 明 书 CN 103074606 A 9 8/8 页 10 术对衬底的加热以热传导为主， 当衬底发生翘曲变形时， 现有技术容易造成衬底的各点受 热不均匀， 导致衬底上形成的外延材料层不均匀， 由于本发明利用热辐射方式加热， 消除了 现有技术利用热传导加热给衬底上各点的加热的不均。
43、匀造成的影响， 提高了对衬底加热的 均匀性， 相应改善了化学气相沉积工艺的均匀性和衬底上形成的外延材料层的均匀性 ； 0078 进一步优化地， 所述支撑架的正面、 衬底的正面与石墨盘的正面齐平， 可以避免衬 底两侧的石墨盘和支撑架影响衬底的正面的气流的分布， 进一步改善衬底正面的气流分布 的均匀性 ； 0079 进一步优化地， 所述石墨盘中具有孔洞， 位于与所述衬底的边缘对应的石墨盘中， 所述孔洞用于减小石墨盘对衬底的边缘的热辐射， 使得衬底的边缘与衬底的中部受到的热 辐射的基本相同， 从而进一步提高衬底受热的均匀性 ； 0080 进一步优化地， 所述支撑架的与衬底接触的表面上形成有多个孔隙，。
44、 用于减小所 述支撑架与衬底的接触面积， 减少了来自石墨盘的热传导， 进一步改善了衬底受热的均匀 性 ； 0081 进一步优化地， 所述支撑架悬挂于所述凹槽两侧的石墨盘上， 所述支撑架的顶部 固定于所述凹槽的两侧的石墨盘上， 所述支撑架的底部用于放置衬底， 所述支撑架的形状 为 Z 型圆环， 当衬底需要随着石墨盘一起转动的时候， 有利于保证衬底在石墨盘中的位置 相对稳定。 0082 虽然本发明已以较佳实施例披露如上， 但本发明并非限定于此。任何本领域技术 人员， 在不脱离本发明的精神和范围内， 均可作各种更动与修改， 因此本发明的保护范围应 当以权利要求所限定的范围为准。 说 明 书 CN 1。
45、03074606 A 10 1/6 页 11 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103074606 A 11 2/6 页 12 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103074606 A 12 3/6 页 13 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 103074606 A 13 4/6 页 14 图 7 图 8 图 9 说 明 书 附 图 CN 103074606 A 14 5/6 页 15 图 10 图 11 图 12 说 明 书 附 图 CN 103074606 A 15 6/6 页 16 图 13 图 14 图 15 说 明 书 附 图 CN 103074606 A 16 。