一種溫流室出氣的可控溫加熱盤的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于半導(dǎo)體沉積設(shè)備的可控溫加熱盤的出氣結(jié)構(gòu)。通過出氣結(jié)構(gòu)將導(dǎo)熱介質(zhì)輸送至加熱盤與晶圓之間,以實(shí)現(xiàn)對(duì)晶圓溫度的精確控制。屬于半導(dǎo)體薄膜沉積應(yīng)用及制造技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體設(shè)備在沉積反應(yīng)時(shí)往往需要使晶圓及腔室空間預(yù)熱或維持在沉積反應(yīng)所需要的溫度,大多數(shù)半導(dǎo)體沉積設(shè)備都會(huì)使用加熱盤或靜電卡盤來實(shí)現(xiàn)給晶圓預(yù)熱的目的,但因?yàn)槌练e反應(yīng)多是在真空條件下進(jìn)行,真空環(huán)境因缺乏導(dǎo)熱介質(zhì),熱傳導(dǎo)性能較差。往往無法快速將晶圓預(yù)熱到所需溫度,或是在沉積反應(yīng)前無法均勻的將晶圓預(yù)熱。在有射頻參與的半導(dǎo)體鍍膜設(shè)備中,當(dāng)射頻所激發(fā)的能量到達(dá)晶圓表面時(shí),因?yàn)闊醾鲗?dǎo)介質(zhì)的缺乏,往往又會(huì)使晶圓表面的溫度快速升高,使得晶圓表面溫度超出沉積所需溫度,而使晶圓發(fā)生損壞。隨著晶圓尺寸的逐漸增大,晶圓本身的溫度均勻性直接決定著晶圓品質(zhì)的好或壞,快速、準(zhǔn)確的控溫對(duì)生廣效率的提尚及廣品良率的提尚都是至關(guān)重要的。
[0003]現(xiàn)有的半導(dǎo)體沉積設(shè)備加熱盤及靜電卡盤大都只具有加熱盤自身的溫度調(diào)節(jié)及控溫功能,對(duì)于晶圓的溫度是無法達(dá)到精確控制的。然而沉積反應(yīng)所最急需的確是對(duì)晶圓溫度的快速、準(zhǔn)確控制。只用將晶圓的溫度快速、準(zhǔn)確的維持在沉積反應(yīng)所需的溫度范圍內(nèi),才能實(shí)現(xiàn)對(duì)廣品良率及效率的提升。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明以解決上述問題為目的,主要解決現(xiàn)有的加熱盤及靜電卡盤所存在的無法快速、準(zhǔn)確控制晶圓溫度的問題。本發(fā)明通過進(jìn)氣通道在加熱盤表面與晶圓間形成一定的氣隙,并在其中通入熱傳導(dǎo)效果較好的導(dǎo)熱氣體作為傳熱介質(zhì),經(jīng)加熱盤的溫度快速的傳導(dǎo)到晶圓,或是將晶圓的溫度迅速的傳導(dǎo)至加熱盤上導(dǎo)出。通過合理的通氣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),使得導(dǎo)熱介質(zhì)能夠快速均勻的在空隙中流動(dòng),及時(shí)實(shí)現(xiàn)加熱盤及晶圓的熱交換。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:一種溫流室出氣的可控溫加熱盤。采用在加熱盤內(nèi)部中心位置設(shè)置一個(gè)導(dǎo)熱介質(zhì)儲(chǔ)存及穩(wěn)流空間,上述空間可使用鑄造、焊接或預(yù)埋管路的方式實(shí)現(xiàn)。導(dǎo)熱介質(zhì)從中心管路輸送進(jìn)入加熱盤內(nèi)部,在加熱盤內(nèi)部穩(wěn)流室內(nèi)進(jìn)行穩(wěn)流,并從位于中心附近的出氣孔進(jìn)入腔室,到達(dá)加熱盤與晶圓之間。導(dǎo)熱介質(zhì)進(jìn)入腔室時(shí)會(huì)因進(jìn)氣壓力或流量過大而產(chǎn)生流場(chǎng)擾動(dòng)或沖擊,擾動(dòng)或沖擊又會(huì)造成晶圓被吹氣而發(fā)生滑片,碰撞、或均勻度降低等問題。穩(wěn)流室結(jié)構(gòu)可很好的避免上述問題的發(fā)生,使進(jìn)入腔室的導(dǎo)熱介質(zhì)流動(dòng)更平穩(wěn)均勻。導(dǎo)熱介質(zhì)會(huì)加強(qiáng)晶圓與加熱盤間的熱傳導(dǎo),消除溫度不均勻現(xiàn)象,以精確控制晶圓溫度。氣體出口沿圓周均勻分布,并形成一定的流動(dòng)阻力,使得通入的氣體壓力下降,不會(huì)單獨(dú)從某一出口直接沖出加熱盤表面,而是在加熱盤內(nèi)部均勻流動(dòng)后從各出氣孔均勻出氣。從中心進(jìn)入的導(dǎo)熱介質(zhì)最終會(huì)在加熱盤邊緣的氣體出口中從加熱盤內(nèi)部返回至導(dǎo)熱介質(zhì)冷卻裝置,并在其中實(shí)現(xiàn)冷卻,以便將多余的熱量帶走。冷卻后的氣體會(huì)再次從加熱盤流入,以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)熱介質(zhì)的循環(huán)流動(dòng)。
[0006]本發(fā)明的有益效果及特點(diǎn):
[0007]通過溫流室出氣結(jié)構(gòu),在加熱盤內(nèi)部及晶圓之間形成一定的氣隙空間,并在該氣隙空間中通入熱傳導(dǎo)系數(shù)較高的導(dǎo)熱介質(zhì),用以加強(qiáng)真空環(huán)境下的熱傳導(dǎo)效率。通過溫流室結(jié)構(gòu)消除導(dǎo)熱介質(zhì)進(jìn)入腔室時(shí)因進(jìn)氣壓力或流量過大而產(chǎn)生的流場(chǎng)擾動(dòng)或沖擊,降低晶圓被吹偏離而發(fā)生滑片,碰撞、或均勻度降低等問題。合理化設(shè)計(jì)的出氣孔直徑及分布,使各出氣孔流阻均勻,從而使導(dǎo)熱介質(zhì)能從各氣體出口均勻進(jìn)入加熱盤與晶圓之間,從中心向邊緣進(jìn)氣,可利用腔室抽取真空時(shí)產(chǎn)生的壓力差而使得從中心向邊緣的流速增加,從而使熱傳導(dǎo)效率提高,使得導(dǎo)熱介質(zhì)能夠直接、快速、均勻的分布在加熱盤與晶圓之間,以實(shí)現(xiàn)對(duì)晶圓溫度的快速準(zhǔn)確控制。進(jìn)一步提高晶圓的成品率及半導(dǎo)體沉積設(shè)備的生產(chǎn)效率。
【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0009]圖中所示:1、加熱絲;2、氣體出口 ;3、穩(wěn)流室;4、中心進(jìn)氣管路;5、加熱盤。
[0010]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
【具體實(shí)施方式】
[0011]實(shí)施例
[0012]如圖1所示,一種溫流室出氣的可控溫加熱盤,包括設(shè)有中心進(jìn)氣管路4及氣體出口 2的加熱盤5。所述加熱盤5的內(nèi)部分布有實(shí)現(xiàn)加熱功能的加熱絲I及在中心位置設(shè)置一個(gè)導(dǎo)熱介質(zhì)儲(chǔ)存及穩(wěn)流空間的穩(wěn)流室3。
[0013]上述穩(wěn)流室3可采用鑄造、焊接或預(yù)埋管路的方式實(shí)現(xiàn)。導(dǎo)熱介質(zhì)從中心進(jìn)氣管路4輸送進(jìn)入加熱盤5內(nèi)部,在加熱盤5內(nèi)部穩(wěn)流室3內(nèi)進(jìn)行穩(wěn)流,并從位于中心附近的氣體出口 2進(jìn)入腔室,到達(dá)加熱盤5與晶圓之間。
[0014]上述氣體出口 2沿加熱盤5的圓周均勻分布。
[0015]本發(fā)明的工作原理:
[0016]導(dǎo)熱介質(zhì)進(jìn)入腔室時(shí)會(huì)因進(jìn)氣壓力或流量過大而產(chǎn)生的流場(chǎng)擾動(dòng)或沖擊,擾動(dòng)或沖擊又會(huì)使晶圓被吹氣而發(fā)生滑片,碰撞、或均勻度降低等問題。穩(wěn)流室3的結(jié)構(gòu)可有效的避免上述問題的發(fā)生,使進(jìn)入腔室的導(dǎo)熱介質(zhì)流動(dòng)更平穩(wěn)均勻。導(dǎo)熱介質(zhì)會(huì)加強(qiáng)晶圓與加熱盤5間的熱傳導(dǎo),消除溫度不均勻現(xiàn)象,以精確控制晶圓溫度。氣體出口 2沿圓周均勻分布,并形成一定的流動(dòng)阻力,使得通入的氣體壓力下降,不會(huì)單獨(dú)從某一出口直接沖出加熱盤5的表面,而是在加熱盤5內(nèi)部均勻流動(dòng)后從各氣體出口 2均勻出氣。也可在熱盤邊緣設(shè)計(jì)氣體回收孔,將從中心進(jìn)氣管路4進(jìn)入的導(dǎo)熱介質(zhì)從加熱盤5邊緣的氣體回收孔中經(jīng)加熱盤5內(nèi)部返回至導(dǎo)熱介質(zhì)冷卻裝置,并在其中實(shí)現(xiàn)冷卻,以便將多余的熱量帶走。冷卻后的氣體會(huì)再次從加熱盤流入,以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)熱介質(zhì)的循環(huán)流動(dòng)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種溫流室出氣的可控溫加熱盤,其特征在于:它包括設(shè)有中心進(jìn)氣管路及氣體出口的加熱盤,所述加熱盤的內(nèi)部分布有加熱絲及在中心所設(shè)置的導(dǎo)熱介質(zhì)儲(chǔ)存及穩(wěn)流空間的穩(wěn)流室。2.如權(quán)利要求1所述的溫流室出氣的可控溫加熱盤,其特征在于:上述穩(wěn)流室可采用鑄造、焊接或預(yù)埋管路的結(jié)構(gòu)方式。3.如權(quán)利要求1所述的溫流室出氣的可控溫加熱盤,其特征在于:上述氣體出口沿加熱盤的圓周均勻分布。
【專利摘要】一種溫流室出氣的可控溫加熱盤,包括設(shè)有中心進(jìn)氣管路及氣體出口的加熱盤。所述加熱盤的內(nèi)部分布有加熱絲及在中心所設(shè)置的導(dǎo)熱介質(zhì)儲(chǔ)存及穩(wěn)流空間的穩(wěn)流室。上述穩(wěn)流室可采用鑄造、焊接或預(yù)埋管路的結(jié)構(gòu)方式。上述氣體出口沿加熱盤的圓周均勻分布??赏ㄟ^溫流室結(jié)構(gòu)消除導(dǎo)熱介質(zhì)進(jìn)入腔室時(shí)因進(jìn)氣壓力或流量過大而產(chǎn)生的流場(chǎng)擾動(dòng)或沖擊,降低晶圓被吹偏離而發(fā)生滑片,碰撞、或均勻度降低等問題。從而使熱傳導(dǎo)效率提高,使得導(dǎo)熱介質(zhì)能夠直接、快速、均勻的分布在加熱盤與晶圓之間,以實(shí)現(xiàn)對(duì)晶圓溫度的快速準(zhǔn)確控制。進(jìn)一步提高晶圓的成品率及半導(dǎo)體沉積設(shè)備的生產(chǎn)效率。
【IPC分類】C23C16/52, C23C16/46
【公開號(hào)】CN104928651
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510206537
【發(fā)明人】陳英男, 姜崴, 鄭旭東, 關(guān)帥
【申請(qǐng)人】沈陽(yáng)拓荊科技有限公司
【公開日】2015年9月23日
【申請(qǐng)日】2015年4月27日