一種中心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)所最急需的確是對晶圓溫度的快速、準(zhǔn)確控制。只有將晶圓的溫度快速、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:一種中心出氣的可控溫加熱盤。采用在加熱盤內(nèi)部沿圓周方向設(shè)置一個(gè)導(dǎo)熱介質(zhì)儲存及流動(dòng)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)從外圍管路輸送進(jìn)入加熱盤內(nèi)部，在加熱盤內(nèi)部圓周方向上進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)，并從沿加熱盤徑向分布的導(dǎo)氣路徑流入加熱盤中心，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)會加強(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)后從圓周的各出氣孔均勻出氣。中心進(jìn)氣結(jié)構(gòu)會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。從中心進(jìn)入的導(dǎo)熱介質(zhì)最終會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]通過中心出氣結(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)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]如圖所示:1、加熱絲；2、熱傳導(dǎo)介質(zhì)管路；3、氣體出口 ；4、加熱盤。
[0010]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(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，一種中心出氣的可控溫加熱盤，包括設(shè)有氣體出口 3的加熱盤4。所述加熱盤4的內(nèi)部分布有可實(shí)現(xiàn)加熱功能的加熱絲I及沿圓周方向設(shè)置的導(dǎo)熱介質(zhì)儲存及流動(dòng)空間，即熱傳導(dǎo)介質(zhì)管路2。
[0013]上述熱傳導(dǎo)介質(zhì)管路2可采用鑄造、焊接或預(yù)埋管路的結(jié)構(gòu)方式實(shí)現(xiàn)；
[0014]上述氣體出口 3沿加熱盤4的圓周均勻分布。
[0015]工作原理:導(dǎo)熱介質(zhì)從外圍管路輸送進(jìn)入加熱盤4的內(nèi)部，并從沿加熱盤徑向分布的導(dǎo)氣路徑流入加熱盤中心，并從位于中心附近的氣體出口 3進(jìn)入腔室，到達(dá)加熱盤與晶圓之間。氣體出口 3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，不會單獨(dú)從某一出口直接沖出加熱盤表面，而是在加熱盤4的內(nèi)部均勻流動(dòng)后從圓周的各出氣孔均勻出氣。中心進(jìn)氣結(jié)構(gòu)會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。也可將加熱盤的邊緣設(shè)計(jì)氣體回收孔，將導(dǎo)熱介質(zhì)從加熱盤4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)】
1.一種中心出氣的可控溫加熱盤，其特征在于:它包括設(shè)有氣體出口的加熱盤，所述加熱盤的內(nèi)部分布有加熱絲及沿圓周方向設(shè)置的導(dǎo)熱介質(zhì)儲存及流動(dòng)空間。
2.如權(quán)利要求1所述的中心出氣的可控溫加熱盤，其特征在于:所述的導(dǎo)熱介質(zhì)儲存及流動(dòng)空間是指熱傳導(dǎo)介質(zhì)管路。
3.如權(quán)利要求2所述的中心出氣的可控溫加熱盤，其特征在于:所述熱傳導(dǎo)介質(zhì)管路采用鑄造、焊接或預(yù)埋管路的結(jié)構(gòu)方式。
4.如權(quán)利要求1所述的中心出氣的可控溫加熱盤，其特征在于:所述氣體出口沿加熱盤的圓周均勾分布。
【專利摘要】一種中心出氣的可控溫加熱盤，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)對晶圓溫度的精確控制。它包括設(shè)有氣體出口的加熱盤。所述加熱盤的內(nèi)部分布有加熱絲及沿圓周方向設(shè)置的導(dǎo)熱介質(zhì)儲存及流動(dòng)空間。所述的導(dǎo)熱介質(zhì)儲存及流動(dòng)空間是指熱傳導(dǎo)介質(zhì)管路；所述熱傳導(dǎo)介質(zhì)管路采用鑄造、焊接或預(yù)埋管路的結(jié)構(gòu)方式；所述氣體出口沿加熱盤的圓周均勻分布。中心進(jìn)氣結(jié)構(gòu)會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。屬于半導(dǎo)體薄膜沉積應(yīng)用及制造技術(shù)領(lǐng)域。
【IPC分類】C30B25-10, C23C16-46
【公開號】CN104862673
【申請?zhí)枴緾N201510210257
【發(fā)明人】陳英男, 姜崴, 鄭旭東, 關(guān)帥
【申請人】沈陽拓荊科技有限公司
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年4月27日