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1、(10)申请公布号 CN 103074615 A (43)申请公布日 2013.05.01 CN 103074615 A *CN103074615A* (21)申请号 201210276518.9 (22)申请日 2012.08.03 C23C 16/52(2006.01) C23C 16/44(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 王宏婧 (54) 发明名称 化。
2、学气相沉积设备 (57) 摘要 本发明涉及一种化学气相沉积设备。所述化 学气相沉积设备包括腔体、 冷却装置、 设置在所 述腔体内的顶板和衬底支撑座， 所述顶板与所述 衬底支撑座相对设置， 所述顶板具有与所述衬底 支撑座相对的第一表面， 所述衬底支撑座具有面 向所述顶板的衬底支撑面， 所述冷却装置用于冷 却所述顶板， 其特征在于 ： 所述冷却装置包括至 少两个冷却单元， 每个冷却单元对应所述顶板的 不同区域， 所述至少两个冷却单元相互独立地对 所述顶板进行冷却以控制所述第一表面的温度分 布。本发明的 CVD 设备可以使得衬底支撑座的衬 底支撑面上的温度快速达到均匀分布或达到其要 求的分布。 (5。
3、1)Int.Cl. 权利要求书 3 页 说明书 9 页 附图 4 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3页 说明书9页 附图4页 (10)申请公布号 CN 103074615 A CN 103074615 A *CN103074615A* 1/3 页 2 1. 一种化学气相沉积设备， 其包括腔体、 冷却装置、 设置在所述腔体内的顶板和衬底支 撑座， 所述顶板与所述衬底支撑座相对设置， 所述顶板具有与所述衬底支撑座相对的第一 表面， 所述衬底支撑座具有面向所述顶板的衬底支撑面， 所述冷却装置用于冷却所述顶板， 其特征在于 ： 所述冷却装置包括至少两个冷却单元。
4、， 每个冷却单元对应所述顶板的不同区 域， 所述至少两个冷却单元相互独立地对所述顶板进行冷却以控制所述第一表面的温度分 布。 2. 如权利要求 1 所述的化学气相沉积设备， 其特征在于 ： 所述至少两个冷却单元包括 第一冷却单元和第二冷却单元， 所述顶板具有中心区域和围绕所述中心区域的边缘区域， 所述第一冷却单元对应所述中心区域， 所述第二冷却单元对应所述边缘区域。 3. 如权利要求 2 所述的化学气相沉积设备， 其特征在于 ： 所述第二冷却单元围绕所述 第一冷却单元设置。 4. 如权利要求 2 所述的化学气相沉积设备， 其特征在于 ： 第一冷却单元与所述顶板之 间的距离小于所述第二冷却单元与。
5、所述顶板之间的距离。 5. 如权利要求 2 所述的化学气相沉积设备， 其特征在于 ： 所述第一冷却单元对所述顶 板的冷却能力强于所述第二冷却单元。 6. 如权利要求 5 所述的化学气相沉积设备， 其特征在于 ： 所述第一冷却单元包括第一 冷却腔或第一冷却管道， 所述第二冷却单元包括第二冷却腔或第二冷却管道， 所述第一冷 却腔或第一冷却管道中冷却流体的流速大于或冷却流体的温度小于所述第二冷却腔或第 二冷却管道中的冷却流体。 7. 如权利要求 6 所述的化学气相沉积设备， 其特征在于 ： 所述冷却流体为冷却水。 8. 如权利要求 2 所述的化学气相沉积设备， 其特征在于 ： 所述第一冷却单元包括主。
6、冷 却模块和中心冷却模块， 所述主冷却模块围绕所述中心冷却模块， 所述顶板包括中心部和 主体部， 所述中心部位于所述中心区域的中心， 所述主体部位于所述中心部与所述边缘区 域之间， 所述中心冷却模块对应所述中心部， 所述主冷却模块对应所述主体部。 9. 如权利要求 8 所述的化学气相沉积设备， 其特征在于 ： 所述中心冷却模块和所述主 冷却模块相互独立地对所述顶板进行冷却。 10. 如权利要求 9 所述的化学气相沉积设备， 其特征在于 ： 所述中心冷却模块与所述顶 板之间的距离小于所述主冷却模块与所述顶板之间的距离。 11. 如权利要求 9 所述的化学气相沉积设备， 其特征在于 ： 所述中心冷。
7、却模块对所述顶 板的冷却能力强于所述主冷却模块。 12. 如权利要求 1 至 11 中任一项所述的化学气相沉积设备， 其特征在于 ： 所述冷却装 置使得所述顶板的第一表面温度均匀。 13. 如权利要求 1 至 11 中任一项所述的化学气相沉积设备， 其特征在于 ： 所述冷却装 置使得位于所述顶板边缘区域的第一表面温度高于位于所述顶板中心区域的第一表面温 度。 14. 如权利要求 13 所述的化学气相沉积设备， 其特征在于 ： 所述位于所述顶板中心区 域的第一表面温度均匀。 15. 如权利要求 1 所述的化学气相沉积设备， 其特征在于 ： 所述冷却装置设置在所述顶 板背离所述衬底支撑座的一侧。 。
8、权 利 要 求 书 CN 103074615 A 2 2/3 页 3 16. 如权利要求 15 所述的化学气相沉积设备， 其特征在于 ： 所述顶板邻近所述腔体的 顶壁设置， 所述冷却装置设置在所述顶板与所述腔体的顶壁之间。 17. 如权利要求 15 或 16 所述的化学气相沉积设备， 其特征在于 ： 所述冷却装置紧贴所 述顶板设置。 18. 如权利要求 1 所述的化学气相沉积设备， 其特征在于 ： 所述化学气相沉积设备包括 一喷淋头结构， 所述喷淋头结构与所述衬底支撑座相对设置， 所述顶板为所述喷淋头结构 临近所述衬底支撑座的一侧的气体分配板。 19. 如权利要求 18 所述的化学气相沉积设备。
9、， 其特征在于 ： 所述冷却装置设置在所述 喷淋头结构背离所述衬底支撑座一侧。 20. 如权利要求 19 所述的化学气相沉积设备， 其特征在于 ： 所述喷淋头结构设置在所 述腔体的顶部， 所述冷却装置设置在所述腔体的顶壁与所述喷淋头结构之间。 21. 如权利要求 19 所述的化学气相沉积设备， 其特征在于 ： 所述喷淋头结构固定在所 述腔体的顶壁的内表面， 所述冷却装置设置在所述腔体的顶壁的外表面。 22. 如权利要求 18 所述的化学气相沉积设备， 其特征在于 ： 所述冷却装置为冷却腔或 冷却管道， 所述冷却腔或冷却管道设置于所述气体分配板背离所述衬底支撑座一侧。 23. 如权利要求 22 。
10、所述的化学气相沉积设备， 其特征在于 ： 所述喷淋头结构进一步包 括一设置在所述气体分配板背离所述衬底支撑座一侧的气体扩散腔， 所述冷却腔或冷却管 道设置在所述气体扩散腔与所述气体分配板之间。 24. 如权利要求 23 所述的化学气相沉积设备， 其特征在于 ： 所述化学气相沉积设备为 金属有机化学气相沉积 (MOCVD) 设备。 25. 如权利要求 24 所述的化学气相沉积设备， 其特征在于 ： 所述金属有机化学气相沉 积 (MOCVD) 设备为近耦合喷淋头金属有机化学气相沉积 (CCS-MOCVD) 设备。 26. 如权利要求 1 所述的化学气相沉积设备， 其特征在于 ： 所述腔体具有与所述。
11、衬底支 撑座相对设置的顶壁， 所述顶板为所述腔体的顶壁。 27. 如权利要求 26 所述的化学气相沉积设备， 其特征在于 ： 所述冷却装置设置在所述 腔体的顶壁的外表面。 28. 如权利要求 1 所述的化学气相沉积设备， 其特征在于 ： 所述化学气相沉积设备进一 步包括至少两个温度探测器， 所述至少两个温度探测器分别对应探测所述至少两个冷却单 元对应的所述顶板不同区域的第一表面温度， 所述化学气相沉积设备根据每一温度探测器 探测到的温度值对应控制所述温度探测器对应的冷却单元的冷却。 29. 如权利要求 2 所述的化学气相沉积设备， 其特征在于 ： 所述化学气相沉积设备进一 步包括第一温度探测器。
12、和第二温度探测器， 所述第一温度探测器探测位于所述顶板中心区 域的第一表面温度， 所述第二温度探测器探测位于所述顶板边缘区域的第一表面温度， 所 述化学气相沉积设备根据所述第一温度探测器和所述第二温度探测器探测到的温度值对 应控制所述第一冷却单元和所述第二冷却单元的冷却。 30. 如权利要求 8 所述的化学气相沉积设备， 其特征在于 ： 所述化学气相沉积设备进一 步包括第一温度探测器、 第二温度探测器和第三温度探测器， 所述第一温度探测器探测位 于所述顶板中心部的第一表面温度， 所述第二温度探测器探测位于所述顶板主体部的第一 表面温度， 所述第三温度探测器探测位于所述顶板边缘区域的第一表面温度。
13、， 所述化学气 权 利 要 求 书 CN 103074615 A 3 3/3 页 4 相沉积设备根据所述第一温度探测器、 所述第二温度探测器探测和所述第三温度探测器探 测到的温度值对应控制所述中心冷却模块、 所述主冷却模块和所述第二冷却单元的冷却。 31. 如权利要求 28 至 30 中任一项所述的化学气相沉积设备， 其特征在于 ： 所述顶板 还包括背离所述衬底支撑座的第二表面， 所述化学气相沉积设备进一步包括探测孔 ； 所述 探测孔从所述腔体的外侧向所述腔体内延伸， 并从所述顶板的第二表面一侧延伸至所述顶 板， 但不穿透所述顶板 ； 所述温度探测器通过所述探测孔探测所述顶板的温度， 以获得所。
14、述 顶板第一表面的温度。 32. 如权利要求 30 所述的化学气相沉积设备， 其特征在于 ： 所述温度探测器探测所述 探测孔底面的温度值。 33. 如权利要求 32 所述的化学气相沉积设备， 其特征在于 ： 所述探测孔底面到所述第 一表面之间的距离大于或等于 1mm。 34. 如权利要求 33 所述的化学气相沉积设备， 其特征在于 ： 所述化学气相沉积设备还 包括温度校正单元， 所述获得所述顶板第一表面的温度是通过所述温度校正单元获取所述 温度探测器探测到的温度值并对所述温度值进行校正而获得。 35. 如权利要求 34 所述的化学气相沉积设备， 其特征在于 ： 所述温度校正单元包括一 个查找表。
15、 (LUT)， 所述查找表存储有所述温度探测器探测的所述顶板的温度值与所述顶板 第一表面的温度值之间的对应关系。 36. 如权利要求 31 所述的化学气相沉积设备， 其特征在于 ： 所述探测孔在所述顶板处 的直径少于或等于 10mm。 37. 如权利要求 36 所述的化学气相沉积设备， 其特征在于 ： 所述探测孔在所述顶板处 的直径少于或等于 4mm。 38. 如权利要求 31 所述的化学气相沉积设备， 其特征在于 ： 所述温度探测器为热电偶 或辐射高温计， 或所述温度探测器通过向所述探测孔的底面发射一簇辐射能量， 并接收所 述底面反射的辐照能量检测所述探测孔的底面的温度。 39. 如权利要求。
16、 1 所述的化学气相沉积设备， 其特征在于 ： 所述化学气相沉积设备通过 控制所述第一表面的温度分布， 进而调节所述衬底支撑面的温度分布。 40. 如权利要求 39 所述的化学气相沉积设备， 其特征在于 ： 调节所述衬底支撑面的温 度分布均匀。 权 利 要 求 书 CN 103074615 A 4 1/9 页 5 化学气相沉积设备 技术领域 0001 本发明涉及一种化学气相沉积 (CVD) 设备， 特别是一种有机金属化学气相沉积 (MOCVD) 设备。 背景技术 0002 现阶段化学气相沉积 (CVD) 设备， 如 ： 等离子增强化学气相沉积 (PECVD) 设备、 低 压化学气相沉积 (LP。
17、CVD) 设备、 金属有机化合物化学气相沉积 (MOCVD) 设备已经广泛应用 于半导体器件制造领域。以下以金属有机化合物化学气相沉积 (MOCVD) 设备为例对现有技 术的化学气相沉积设备进行简单说明。 0003 请参阅图 1， 图 1 为现有技术一种 MOCVD 设备的结构示意图。所述 MOCVD 设备 1 包 括腔体 11 设置在所述腔体 11 内的喷淋头 12、 衬底支撑座 13 和加热器 14。所述喷淋头 12 设置在所述腔体 11 的顶部。所述衬底支撑座 13 设置在所述腔体 11 的底部， 并且与所述喷 淋头 12 相对设置。所述加热器 14 设置在所述衬底支撑座 13 背离所述。
18、喷淋头 12 的一侧。 加热器 14 用于加热所述衬底支撑座。 0004 所述喷淋头 12 包括临近所述衬底支撑座 13 一侧的气体分配板 121 和位于所述气 体分配板 121 背离所述衬底支撑座 13 一侧的冷却腔 122。所述冷却腔 122 对所述气体分配 板 121 进行冷却以防止所述气体分配板 121 的温度过高。所述气体分配板 121 与所述衬底 支撑座 13 之间构成反应区域。 0005 在进行化学气相沉积的过程中， 衬底被放置在所述衬底支撑座 13 面向所述喷淋 头 12 的表面。为使得所述衬底支撑座 13 面向所述喷淋头 12 的表面温度均匀或达到所述 表面要求的其他温度分布。
19、， 所述加热器 14 通常被分为多个加热区 ； 所述多个加热区相互独 立地对所述衬底支撑座 13 进行加热 ； 然而即使是将所述加热器 14 分为多个独立地对所述 衬底支撑座13进行加热的加热 区， 所述衬底支撑座13表面的温度仍然很难达到温度均匀 或达到所述表面要求的其他温度分布。 0006 请参阅图 2， 图 2 为现有技术另一种 MOCVD 设备的结构示意图。所述 MOCVD 设备 2 包括腔体 21 位于所述腔体 21 内的顶板 22、 衬底支撑座 23、 加热器 24、 冷却装置 25 和进气 装置 26。所述顶板 22 与所述衬底支撑座 23 相对设置并限定位于其两者之间的反应区域。
20、， 所述加热器 24 设置在所述衬底支撑座 23 背离所述顶板 22 的一侧以加热所述衬底支撑座 23。所述冷却装置 25 设置在所述顶板 22 背离所述衬底支撑座 23 的一侧以对所述顶板 22 进行冷却， 防止所述衬顶板 22 的温度过高。进气装置 26 用于引入反应气体， 并在所述衬底 支撑座 23 面向所述顶板 22 的表面形成基本平行所述衬底支撑 23 表面的反应气体流。 0007 与上述第一种 MOCVD 设备 1 相似， 所述 MOCVD 设备 2 为使得所述衬底支撑座 23 面 向所述顶板 22 的表面温度均匀或达到所述表面要求的其他温度分布， 所述加热器 24 通常 被分为多。
21、个加热区 ； 所述多个加热区相互独立地对所述衬底支撑座 23 进行加热 ； 然而， 与 上述第一种 MOCVD 设备 1 相似， 所述衬底支撑座 23 表面的温度仍然很难达到温度均匀或达 到所述表面要求的其他温度分布。 说 明 书 CN 103074615 A 5 2/9 页 6 0008 现有技术中， 其他的 CVD 设备， 如 ： LPCVD 设备、 PECVD 设备均具有与上述 MOCVD 设 备 1 或 MOCVD 设备 2 基本相似的结构， 因此也存在基本相同的问题。 0009 因此， 有必要研发一种使得所述衬底支撑座 13/23 表面温度更容易达到均匀或达 到其要求的分布的化学气相。
22、沉积设备。 发明内容 0010 现有技术化学气相沉积设备存在衬底支撑座表面温度很难达到均匀或所述表面 要求的其他温度分布的问题， 本发明提供一种能解决上述问题的化学气相沉积设备。 0011 一种化学气相沉积设备， 其包括腔体、 冷却装置、 设置在所述腔体内的顶板和衬底 支撑座， 所述顶板与所述衬底支撑座相对设置， 所述顶板具有与所述衬底支撑座相对的第 一表面， 所述衬底支撑座具有面向所述顶板的衬底支撑面， 所述冷却装置用于冷却所述顶 板， 所述冷却装置包括至少两个冷却单元， 每个冷却单元对应所述顶板的不同区域， 所述至 少两个冷却单元相互独立地对所述顶板进行冷却以控制所述第一表面的温度分布。 。
23、0012 与现有技术相比较， 本发明的化学气相沉积设备中， 所述冷却装置包括多个冷却 单元， 所述多个冷却单元相互独立地对所述顶板的不同区域进行冷却， 从而可以控制所述 顶板第一表面的温度分布 ； 由于所述顶板第一表面的温度会影响所述衬底支撑座的衬底支 撑面上的温度， 因此， 通过控制调节所述顶板第一表面的温度分布， 可以使得衬底支撑座的 衬底支撑面上的温度快速达到均匀分布或达到其要求的分布。 附图说明 0013 图 1 为现有技术 MOCVD 设备的结构示意图。 0014 图 2 是本发明化学气相沉积设备第一实施方式的剖面结构示意图。 0015 图 3 是本发明化学气相沉积设备第二实施方式的。
24、剖面结构示意图。 0016 图 4 是本发明化学气相沉积设备第三实施方式的剖面结构示意图。 0017 图 5 是本发明化学气相沉积设备第三实施方式的剖面结构示意图。 图 6 是本发明化学气相沉积设备第四实施方式的剖面结构示意图。 图 7 是本发明化学气相沉积设备第五实施方式的剖面结构示意图。 图 8 是本发明化学气相沉积设备第六实施方式的剖面结构示意图。 具体实施方式 0018 现有技术的化学气相沉积 (CVD) 设备中， 虽然使得用于加热所述衬底支撑座的加 热器分为多个加热区 ； 多个加热区相互独立地对所述衬底支撑座进行加热 ； 然而， 所述衬 底支撑座表面的温度仍然很难达到温度均匀或达到所。
25、述表面要求的其他温度分布。 发明人 经过对现有技术化学气相沉积设备的深入研究发现， 所述衬底支撑座面向所述气体分配板 或顶板的表面温度不仅受到所述加热器的影响， 由于所述衬底支撑座与所述气体分配板或 所述顶板之间 会进行热交换， 从而衬底支撑座面向所述气体分配板或顶板的表面的温度 还会受到所述气体分配板或所述顶板面向所述衬底支撑座的表面的温度分布的影响 ； 这种 影响在近耦合喷淋头式金属有机化合物化学气相沉积 (CCS-MOCVD) 设备中尤为明显， 因为 CCS-MOCVD 设备中的喷淋头的气体分配板与衬底支撑座之间的距离很小， 其二者之间热交 说 明 书 CN 103074615 A 6 。
26、3/9 页 7 换更容易。 现有技术的化学气相沉积设备并没有对所述气体分配板或所述顶板面向所述衬 底支撑座的表面的温度分布进行控制或调节， 从而使得所述衬底支撑座表面的温度很难达 到温度均匀或达到所述表面要求的其他温度分布。 0019 有鉴于上述的研究， 本发明提出一种可以使得衬底支撑座的衬底支撑面上的温度 快速达到均匀分布或达到其要求的分布的化学气相沉积设备， 所述化学气相沉积设备包括 腔体、 冷却装置、 设置在所述腔体内的顶板和衬底支撑座， 所述顶板与所述衬底支撑座相对 设置， 所述顶板具有与所述衬底支撑座相对的第一表面， 所述衬底支撑座具有面向所述顶 板的衬底支撑面， 所述冷却装置用于冷。
27、却所述顶板， 所述冷却装置包括至少两个冷却单元， 每个冷却单元对应所述顶板的不同区域， 所述至少两个冷却单元相互独立地对所述顶板进 行冷却以控制所述第一表面的温度分布。 其中所述的顶板可以是喷淋头临近所述衬底支撑 座一侧的气体分配板， 或是与所述衬底支撑座相对设置的单独的顶板。 0020 进一步的， 为准确检测所述顶板第一表面的温度， 所述化学气相沉积设备进一步 包括至少两个温度探测器， 所述至少两个温度探测器分别对应探测所述至少两个冷却单元 对应的所述顶板不同区域的第一表面温度， 所述化学气相沉积设备根据每一温度探测器探 测到的温度值对应控制所述温度探测器对应的冷却单元的冷却。 0021 与。
28、现有技术化学气相沉积设备相比较， 本发明的化学气相沉积设备中， 所述冷却 装置包括多个冷却单元， 所述多个冷却单元相互独立地对所述顶板的不同区域进行冷却， 从而可以控制所述顶板第一表面的温度分布 ； 由于所述底板第一表面的温度会影响所述衬 底支撑座的衬底支撑面上的温度， 因此， 通过控制调节所述顶板第一表面的温度分布， 可 以使得所述衬底支撑座的衬底支撑面上的温度快速达到均匀分布或达到其要求的分布。 0022 请参阅图3， 图3是本发明化学气相沉积设备第一实施方式的剖面结构示意图。 所 述化学气相沉积设备 3 可以是 LPCVD 设备、 PECVD 设备或 MOCVD 设备 ； 特别的， 所述。
29、化学气 相沉积设备 3 为行星盘式 MOCVD 设备。所述化学气相沉积设备 3 包括腔体 31、 顶板 32、 衬 底支承座 33、 冷却装置 34 和进气装置 35。所述顶板 32、 衬底支承座 33 和所述冷却装置 34 设置在所述腔体 31 内。所述顶板 32 设置于所述腔体 31 的顶部区域， 所述衬底支撑座 33 设置于所述腔体 31 的底部区域。所述顶板 32 与所述衬底支撑座 33 相对设置。所述顶板 32 与所述衬底支撑座 33 之间形成反应区域。所述冷却装置 34 用于冷却所述顶板 32。所 述进气装置35用于将反应气体引入到所述反应区域 ； 优选的， 所述进气装置35从所述。
30、腔体 的顶壁 311 伸入所述腔体 31， 并从所述顶板 32 的中心区域穿过所述顶板 32 伸入到所述反 应区域。所述进气装置 35 引入的反应气体在所述反应区域形成基本平行所述衬底支撑座 33 面向所述顶板 32 的表面的反应气体气流。 0023 所述衬底支承座 33 包括面向所述顶板 32 的衬底支撑面 331， 所述衬底支撑面 331 用于支撑待处理衬底 36 ； 所述衬底支承座 33 可以进一步包括镶嵌于其内部的加热器 ( 图 为示)， 所述加热器用于加热设置在衬底支承座33上的衬底36 ； 可选的， 所述加热器还可以 位于所述衬底支承座 33 背离所述顶板 32 的一侧， 并与所述。
31、衬底支承座 33 间隔设置。在进 行化学气相沉积工艺的过程中， 一个或多个衬底 36 被设置在所述衬底支撑面 331， 所述加 热器对所述衬底支承座 33 进行加热， 以加热所述衬底 36 ； 进一步的， 特别是在 MOCVD 设备 中， 所述衬底支撑座 33 支撑于一转轴 37 上， 所述转轴 37 使得所述衬底支撑座 33 绕一垂直 所述衬底支撑面 331 的轴线旋转。 说 明 书 CN 103074615 A 7 4/9 页 8 0024 所述顶板 32 包括面向所述衬底支承座 33 的第一表面 321 和背离所述衬底支承座 33 的第二表面 322 ； 则所述第一表面 321 与所述第。
32、二表面 322 相对设置。其中， 所述顶板 32 可以划分为中心区域 A 和边缘区域 B ； 所述边缘区 域 B 为所述顶板 32 临近所述顶板边 缘的环形区域 ； 所述中心区域 A 为所述顶板被所述边缘区域 B 围绕的区域。 0025 在本实施方式中， 所述冷却装置 34 设置在所述顶板 32 背离所述衬底支承座 33 的 一侧 ； 即， 所述冷却装置34设置在所述顶板32邻近所述第二表面322的一侧 ； 优选的， 所述 冷却装置 34 设置在所述顶板 32 与所述腔体 31 的顶壁 311 之间， 并且最好为紧贴所述顶板 32 的第二表面 322， 以增强所述冷却装置 34 对所述顶板 3。
33、2 的整体冷却能力。 0026 所述冷却装置 34 包括第一冷却单元 341 和围绕所述第一冷却单元 341 设置的第 二冷却单元342， 优选的， 所述第二冷却单元342为环形并环绕所述第一冷却单元341。 所述 第一冷却单元341对应所述顶板32的中心区域A， 并主要对所述中心区域A进行冷却 ； 所述 第二冷却单元 342 对应所述顶板 32 的边缘区域 B， 并主要对所述边缘区域 B 进行冷却。其 中， 所述第一冷却单元 341 和所述第二冷却单元 342 相互独立地对所述顶板 32 进行冷却， 从而可以调节所述顶板 32 第一表面 321 温度在所述中心区域 A 和所述边缘区域 B 之。
34、间的 分布， 以使得所述衬底支撑座 33 的衬底支撑面 331 上的温度快速达到其要求的分布。 0027 在本实施方式中， 所述第一冷却单元 341 的冷却能力要强于所述第二冷却单元 342的冷却能力。 由于所述顶板32的边缘区域B的热量散失较快， 因此， 其温度通常要低于 所述顶板 32 的中心区域 A 的温度 ； 本实施方式中， 使得所述第一冷却单元 341 的冷却能力 要强于所述第二冷却单元 342 的冷却能力， 第一冷却单元 341 从所述顶板 32 的中心区域 A 的吸收热量要快于所述第二冷却单元 342 从所述顶板 32 的边缘区域 B 的吸收热量， 从而补 偿了所述顶板 32 的。
35、边缘区域 B 的热量散失， 因此使得所述顶板 32 的第一表面 321 温度分 布均匀。温度均匀的顶板 32 第一表面 321 对所述衬底支撑座 33 的衬底支撑面 331 的温度 影响相同， 从而有利于所述衬底支撑座33的衬底支撑面331上的温度快速达到其要求的分 布， 优选的使得所述衬底支撑面 331 上的温度均匀。可选的， 为使得所述衬底支撑面 331 上 的温度更快地达到均匀， 所述 第一冷却单元341和所述第二冷却单元342的对所述顶板32 的冷却使得位于所述顶板边缘区域 B 的第一表面 321 的温度高于位于所述中心区域 A 的第 一表面 321 的温度。由于所述衬底支撑座 33 。
36、的边缘区域 ( 未标识 ) 的热量散失要快于所 述其中心区域 ( 未标识 ) 的热量散失， 因此， 使得位于所述顶板边缘区域 B 的第一表面 321 的温度高于位于所述中心区域 A 的第一表面 321 的温度， 可以减少所述衬底支撑座 33 的边 缘区域与所述顶板 321 边缘区域 B 的热量交换， 从而补偿所述衬底支撑座 33 的边缘区域的 热量散失， 使得所述衬底支撑座 33 的衬底支撑面 331 上的温度更容易达到均匀。进一步， 使得所述位于所述顶板中心区域 A 的第一表面 321 温度均匀。由于所述顶板 32 的中心区 域 A 和所述衬底支撑座 33 的中心区域的热量散失环境较均匀， 。
37、因此， 可以使用较简单的第 一冷却单元 341 就可以使得所述位于所述顶板中心区域 A 的第一表面 321 温度均匀。从而 可以降低所述冷却装置 34 复杂性， 降低成本。 0028 在本实施方式中， 所述第一冷却单元 341 可以包括第一冷却管道， 所述第一冷却 管道盘绕设置 ； 优选的， 所述第一冷却管道盘绕在位于所述顶板 32 中心区域 A 的第二表面 322 上 ； 冷却流体在所述第一冷却管道内流动以对所述顶板 32 进行冷却。所述第一冷却单 元 321 还可以是包括一第一冷却腔， 优选地， 所述第一冷却腔为以所述顶板 32 的第二表面 说 明 书 CN 103074615 A 8 5。
38、/9 页 9 322 为一侧面的冷却腔 ； 冷却流体在所述第一冷却腔内流动以对所述顶板 32 进行冷却。所 述第二冷却单元342可以包括第二冷却管道， 所述第二冷却管道设置于位于所述顶板32边 缘区域 B 的第二表面 322 上 ； 冷却流体在所述第二冷却管道流动以对所述顶板 32 进行冷 却。所述第二冷却单元 321 还可以是包括第二冷却腔， 所述第二冷却腔优选地， 为以所述顶 板32的第二表面322为一侧面的冷却腔 ； 冷却流体在所述第二冷却腔内流动以对所述顶板 32进行冷却。 所述第一冷却腔或第一冷却管道中的冷却流体流速和温度与所述第二冷却腔 或第二冷却管道中的冷却流体流速和温度相互独立。
39、的控制， 优选的， 为使得所述第一冷却 单元 331 的冷却能力高于所述第二冷却单元 342 的冷却能力， 所述第一冷却腔或第一冷却 管道中冷却流体的流速大于或冷却流体的温度小于所述第二冷却腔或 第二冷却管道中的 冷却流体。其中， 所述冷却流体可以冷却液或冷却气体， 优选的所述冷却流体为水， 由于水 的比热最大， 因此其冷却效果最好。 0029 进一步的， 为准确检测所述顶板 32 第一表面 321 的温度， 所述化学气相沉积设备 3 还进一步包括温度探测器 38， 所述温度探测器 38 用于探测所述顶板 32 第一表面 321 的 温度。 0030 优选的， 所述化学气相沉积设备3包括探测孔。
40、39 ； 所述探测孔39从所述腔体31的 外侧向所述腔体 31 内延伸， 并从所述顶板 32 背离所述衬底支撑座 33 的第二表面 322 一侧 延伸至所述顶板 32， 但不穿透所述顶板 32 ； 所述温度探测器 38 通过所述探测孔 39 探测所 述顶板 32 的温度， 以获得所述顶板 32 第一表面 321 的温度。优选的， 所述温度探测器 38 探测所述探测孔39底面的温度值。 进一步优选的， 所述探测孔39底面到所述第一表面321 的距离应该大于或等于 1mm ； 因为， 在所述探测孔 39 处， 所述顶板 32 的厚度较小， 其吸收的 热量较难散失， 从而使得所述探测孔 39 底面的。
41、温度升高， 所述探测孔 39 处的所述顶板 32 的厚度越少， 所述探测孔 39 底面的温度升高愈多 ； 因此， 使得所述探测孔 39 底面到所述第 一表面321的距离大于或等于1mm， 可以减少所述底面温度升高造成温度检测偏差。 又优选 的， 所述探测孔 39 的底面孔径应该小于或等于 10mm， 使得所述探测孔 39 具有较少的孔径， 如此， 可以减少所述探测孔 39 处， 所述气体顶板 32 上的热量积聚， 减少因所述底面温度升 高造成温度检测偏差， 进一步优选的， 所述探测孔 39 的底面孔径应该小于或等于 4mm。 0031 所述温度探测器 38 可以是一热电偶， 所述热电偶伸入到所。
42、述探测孔 39， 用于探测 所述顶板 32 的温度， 其中， 所述热电偶一直伸入到所述探测孔 39 的底面， 并与所述探测孔 39 的底面接触。所述热电偶探测所述探测孔 39 的底面的温度值。所述温度探测器 38 还 可以是一辐射高温计 ； 所述辐射高温计设置在所述腔体 31 顶壁 311 的外侧， 对应所述探测 孔 39 处 ； 所述辐射高温计探测所述探测孔 39 底面辐射， 从而获得所述探测孔 39 的底面的 温度值 ； 与使用热电偶作为所述温度探测器 38 相比较， 辐射高温计使用无接触式的温 度 探测方式， 可以避免因热电偶与探测孔 29 底面接触不良引起的温度检测不准确的问题。所 述。
43、温度探测器 38 还可以包括一辐射发生单元或一辐射接受单元 ； 所述温度探测器 38 设置 在所述腔体31顶壁311的外侧， 对应所述探测孔39处 ； 所述辐射发生单元产生一束辐射能 量射向所述探测孔 39 的底面并被所述探测孔 39 的底面反射， 所述辐射接受单元接收所述 被反射的辐照能量从而获得所述探测孔 39 的底面的温度值 ； 与使用辐射高温计作为所述 温度探测器38相比较， 所述温度探测器38通过接收自己发出的辐照能量来探测温度， 可以 减少所述探测孔 39 孔壁发出的辐射对温度探测的干扰， 从而提高温度探测的准确度。 说 明 书 CN 103074615 A 9 6/9 页 10 。
44、0032 当构成所述顶板 32 的材料是热的良好导体材料时， 所述顶板 32 的温度， 特别是， 所述温度探测器 38 探测的是所述探测孔 39 底面的温度时， 所述探测到的温度将与所述顶 板 32 第一表面 321 的温度基本相同， 因此， 所述温度探测器 38 探测到的温度可以被视作为 所述顶板32第一表面321的温度 ； 当构成所述顶板32的材料是热阻较大的材料时， 所述温 度探测器 38 探测到的温度与所述第一表面 321 的温度存在一定的差值 ； 但发明人发现， 所 述差值与所述温度探测器 38 探测到的温度值存在相关性， 因此可以通过对所述温度探测 器 38 探测到的温度进行校正从。
45、而获得所述顶板 32 第一表面 321 的温度。是否需要通过校 正所述温度探测器38探测到的温度来获得所述第一表面321的温度， 取决于包括对所述第 一表面 321 的温度的探测要求到精度、 构成所述顶板 32 的材料的热阻大小， 顶板 32 的厚度 以及探测孔 38 底面与所述第一表面 321 之间的距离等因素。 0033 为对所述温度探测器 38 探测到的温度进行校正从而获得所述顶板 32 第一表面 321 的温度。本实施方式的化学气相沉积设备 3 还可以进一步包括一温度校正单元 381 ； 所 述温度校正单元 381 从所述温度探测器 38 获取其探测到的所述顶板 32 的温度， 并根据。
46、所 述温度进行运算， 从而对所述温度进行校正， 获得所述顶板 32 第一表面 321 的温度。 0034 上述温度校正单元 381 对所述温度探测器 38 探测到的温度进行校正中， 所述温 度校正单元381的运算过程可以是 ： 使得所述温度探测器探38测到的温度值加上一温度差 而获得一校正温度值， 所述温度校正单元381输出所述校正温度值作为所述顶板32第一表 面 321 的温度 ； 上述温度校正单元 381 的运算过程优选的适合于所述顶板 32 第一表面 321 的温度变化范围较少的情况， 如 ： 所述第一表面 321 的温度的变化范围在 10以内， 由于所 述第一表面 321 的温度变化范。
47、围较少， 所述第一表面 321 的温度与所述温度探测器 36 探测 到的温度之间的差值基本不变化， 从而上述温度校正单元 381 的运算过程可以获得较准确 的第一表面 321 的温度 ； 同时， 上述的温度校正单元 381 的运算过程， 使得所述温度校正单 元381比较简答， 成本较低。 优选的， 所述校正单元381还可以是包括一查找表(LUT)， 在所 述查找表中， 所述温度探测器 38 探测到的温度被分为多个温度区间， 每个温度区间对应一 温度差值， 所述温度校正单元 381 确定所述温度探测器探测到的温度值所在的温度区域， 并根据所述查找表获得对应的差值， 所述温度校正单元使得所述温度探。
48、测器探测到的温度 值加上一温度差值而得到所述顶板第一表面的温度。 其中所述每个温度区域的温度范围应 该较小， 如每个温度区域的温度范围为 10， 或更小 ； 另， 所述温度区域温度范围的大小还 可以不相同。通过把所述温度探测器 38 探测到的温度分为多个温度区间， 每个温度区间对 应一温度差值， 从而可以在第一表面 321 的温度较大的温度变化范围内， 较准确地获得所 述第一表面 321 的温度。可选的， 所述校正单元 361 还可以是包括一查找表 (LUT)， 所述查 找表记载了所述温度探测器探 38 测到的温度值与所述顶板 32 第一表面 321 的温度之间的 一一对应关系， 所述温度校正。
49、单元381根据所述温度探测38器探测到的温度值查找所述查 找表， 从而获得所述顶板 32 第一表面 321 的温度 ； 由于所述查找表 (LUT)， 记载了所述温度 探测器探 38 测到的温度值与所述顶板 32 第一表面 321 的温度之间的一一对应关系， 因此 可以精确获得所述第一表面 321 的温度。 0035 在本实施方式中， 所述温度探测器38还包括第一温度探测器382和第二温度探测 装置 383。所述第一温度探测器 382 探测位于所述顶板 32 中心区域 A 的第一表面 321 温 度， 所述第二温度探测器探 383 测位于所述顶板 32 边缘区域 B 的第一表面 321 温度， 所述 说 明 书 CN 103074615 A 10 7/9 页 11 化学气相沉积设备 3 根据所述第一温度探测器 382 和所述第二温度探测器 383 探测到的温 度值对应控制所述第一冷却单元 341 和所述第二冷却单元 342 的冷却。从而使得所述第一 表面 321 的温度分布均匀或达到其预定的要求。 0036 请参阅图4， 图4是本发明化学气相沉积设备第二实施方式的剖面结构示意图。 所 述第二实施方式的化学气相沉积设备4与所述第一实施方式的。