一種渦旋形表面結(jié)構(gòu)的可控溫加熱盤(pán)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(pán)的盤(pán)面結(jié)構(gòu)。使用渦旋形盤(pán)面氣體分布形式，以實(shí)現(xiàn)對(duì)晶圓溫度的快速、均勻、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)備在進(jìn)行沉積反應(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(pán)或靜電卡盤(pán)來(lái)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(wú)法快速將晶圓預(yù)熱到所需溫度，或是在沉積反應(yīng)前無(wú)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、均勾的溫度控制對(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)備所使用的加熱盤(pán)及靜電卡盤(pán)大都只具有加熱盤(pán)自身的溫度調(diào)節(jié)及控溫功能，對(duì)于晶圓的溫度無(wú)法達(dá)到快速、均勻、精確控制。然而沉積反應(yīng)所最急需的確是對(duì)晶圓溫度的快速、均勻、準(zhǔn)確控制。只有將晶圓的溫度快速、均勻、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)產(chǎn)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(wèn)題為目的，主要解決現(xiàn)有的加熱盤(pán)及靜電卡盤(pán)所存在的無(wú)法快速、均勻、準(zhǔn)確控制晶圓溫度的問(wèn)題。本發(fā)明通過(guò)進(jìn)氣通道在加熱盤(pán)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(pán)的溫度快速的傳到晶圓，或是將晶圓的溫度迅速的傳至加熱盤(pán)上導(dǎo)出。通過(guò)合理的盤(pán)面結(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(pán)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:一種渦旋形表面結(jié)構(gòu)的可控溫加熱盤(pán)，該加熱盤(pán)是采用在加熱盤(pán)表面設(shè)計(jì)一種渦旋形的溝槽結(jié)構(gòu)形式，中間作為氣體導(dǎo)入的入口，有一個(gè)圓形空間用來(lái)釋放氣體進(jìn)入時(shí)壓力及將其通過(guò)多條渦旋形輻射的溝槽將中間進(jìn)入的導(dǎo)熱介質(zhì)輸送到加熱盤(pán)的邊緣區(qū)域。渦旋狀的溝槽設(shè)計(jì)使得導(dǎo)熱介質(zhì)之間的流動(dòng)與導(dǎo)通更順暢，加強(qiáng)因各介質(zhì)所流經(jīng)空間不同而造成的溫度不均勻現(xiàn)象，以精確控制晶圓溫度。氣體最終會(huì)在加熱盤(pán)邊緣的小孔中從加熱盤(pán)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(pán)中心流入，以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)熱介質(zhì)的循環(huán)流動(dòng)。也可將加熱盤(pán)外圓的溝槽設(shè)計(jì)成開(kāi)放式，使導(dǎo)熱介質(zhì)直接擴(kuò)散至腔室空間而不收集介質(zhì)重新進(jìn)行循環(huán)。熱傳導(dǎo)介質(zhì)從加熱盤(pán)中心的中心進(jìn)氣孔進(jìn)入加熱盤(pán)表面，在中心一個(gè)圓形空間用來(lái)釋放氣體進(jìn)入時(shí)壓力。
[0006]本發(fā)明的有益效果及特點(diǎn):
[0007]通過(guò)渦旋形表面結(jié)構(gòu)的溝槽，在加熱盤(pán)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(guò)合理化設(shè)計(jì)的表面氣體分布結(jié)構(gòu)，使得導(dǎo)熱介質(zhì)能夠直接、快速、均勻的分布在加熱盤(pán)與晶圓之間，并依據(jù)介質(zhì)流動(dòng)所帶來(lái)的壓力及流速變化規(guī)律確定各個(gè)區(qū)域大小或溝槽尺寸，來(lái)調(diào)節(jié)導(dǎo)熱介質(zhì)所帶走的熱量，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(shuō)明】
[0008]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖中零件標(biāo)號(hào)分別代表:
[0010]1、中心進(jìn)氣孔；2、氣體流動(dòng)溝槽；3、氣體回收孔；4、加熱盤(pán)。
[0011]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(shuō)明。
【具體實(shí)施方式】
[0012]實(shí)施例
[0013]如圖1所示，一種渦旋形表面結(jié)構(gòu)的可控溫加熱盤(pán)，所述加熱盤(pán)4的中心設(shè)有進(jìn)氣孔I ;所述加熱盤(pán)4的表面布局制有氣體流動(dòng)溝槽2 ;所述加熱盤(pán)4的邊緣設(shè)有氣體回收孔3。
[0014]上述的進(jìn)氣孔I可以采用一個(gè)進(jìn)氣孔直接進(jìn)氣的結(jié)構(gòu)方式實(shí)現(xiàn)，也可采用經(jīng)過(guò)一個(gè)小的穩(wěn)流室后從多個(gè)進(jìn)氣孔出氣，已達(dá)到更好的進(jìn)氣均勻性。
[0015]上述進(jìn)氣孔I在中心設(shè)計(jì)一個(gè)圓形空間用來(lái)釋放氣體進(jìn)入時(shí)壓力。
[0016]上述氣體流動(dòng)溝槽2設(shè)計(jì)為以渦狀線(xiàn)布局從中心向邊緣分布，以便使進(jìn)入的熱傳導(dǎo)介質(zhì)流動(dòng)到加熱盤(pán)4的邊緣區(qū)域，渦旋型溝槽設(shè)計(jì)使得導(dǎo)熱介質(zhì)之間的流動(dòng)與導(dǎo)通更順暢，加強(qiáng)因各介質(zhì)所流經(jīng)空間不同而造成的溫度不均勻現(xiàn)象，以精確控制晶圓溫度。
[0017]上述氣體流動(dòng)溝槽2設(shè)有一定的空腔體積用來(lái)儲(chǔ)存及輸送導(dǎo)熱介質(zhì)，但空腔體積不可過(guò)大以免在導(dǎo)熱介質(zhì)在擴(kuò)散過(guò)程中因壓力損失而無(wú)法快速流動(dòng)。
[0018]所述的氣體回收孔3，氣體最終會(huì)在加熱盤(pán)4邊緣的氣體回收孔3中從加熱盤(pán)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(pán)中心流入，以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)熱介質(zhì)的循環(huán)流動(dòng)。
[0019]所述加熱盤(pán)4上的溝槽設(shè)計(jì)成封閉式或開(kāi)放式，溝槽設(shè)計(jì)成開(kāi)放式可使導(dǎo)熱介質(zhì)直接擴(kuò)散至腔室空間而不收集介質(zhì)重新進(jìn)行循環(huán)。
[0020]工作時(shí)，導(dǎo)熱介質(zhì)從加熱盤(pán)4中心的進(jìn)氣孔I進(jìn)入加熱盤(pán)4表面，在圓形空間用來(lái)釋放氣體進(jìn)入時(shí)的壓力。經(jīng)由渦狀線(xiàn)布局分布的氣體流動(dòng)溝槽2從加熱盤(pán)4的中心向邊緣流動(dòng)。在到達(dá)加熱盤(pán)4邊緣后，從位于加熱盤(pán)4邊緣的氣體回收孔3中從加熱盤(pán)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(pán)4中心流入，以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)熱介質(zhì)的循環(huán)流動(dòng)，并重復(fù)上述工作過(guò)程。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種渦旋形表面結(jié)構(gòu)的可控溫加熱盤(pán)，其特征在于:該加熱盤(pán)是采用在加熱盤(pán)表面設(shè)計(jì)一種渦旋形的溝槽結(jié)構(gòu)形式，中間作為氣體導(dǎo)入的入口，有一個(gè)圓形空間用來(lái)釋放氣體進(jìn)入時(shí)壓力及將其通過(guò)多條渦旋形輻射的溝槽將中間進(jìn)入的導(dǎo)熱介質(zhì)輸送到加熱盤(pán)的邊緣區(qū)域。2.如權(quán)利要求1所述的渦旋形表面結(jié)構(gòu)的可控溫加熱盤(pán)，其特征在于:所述加熱盤(pán)的中心設(shè)有進(jìn)氣孔；所述加熱盤(pán)的表面布局制有氣體流動(dòng)溝槽；所述加熱盤(pán)的邊緣設(shè)有氣體回收孔。3.如權(quán)利要求2所述的渦旋形表面結(jié)構(gòu)的可控溫加熱盤(pán)，其特征在于:所述進(jìn)氣孔采用一個(gè)進(jìn)氣孔直接進(jìn)氣的結(jié)構(gòu)形式或采用經(jīng)過(guò)一個(gè)小的穩(wěn)流室后從多個(gè)進(jìn)氣孔出氣，上述進(jìn)氣孔在中心設(shè)計(jì)一個(gè)圓形空間用來(lái)釋放氣體進(jìn)入時(shí)壓力。4.如權(quán)利要求2所述的渦旋形表面結(jié)構(gòu)的可控溫加熱盤(pán)，其特征在于:所述氣體流動(dòng)溝槽設(shè)計(jì)為以渦狀線(xiàn)布局從中心向邊緣分布的結(jié)構(gòu)形式。5.如權(quán)利要求1或2所述的渦旋形表面結(jié)構(gòu)的可控溫加熱盤(pán)，其特征在于:所述加熱盤(pán)上的溝槽設(shè)計(jì)成封閉式或開(kāi)放式。
【專(zhuān)利摘要】一種渦旋形表面結(jié)構(gòu)的可控溫加熱盤(pán)，主要解決現(xiàn)有的加熱盤(pán)及靜電卡盤(pán)所存在的無(wú)法快速、均勻、準(zhǔn)確控制晶圓溫度的問(wèn)題。該加熱盤(pán)采用在加熱盤(pán)表面設(shè)計(jì)一種渦旋形的溝槽結(jié)構(gòu)形式，中間作為氣體導(dǎo)入的入口，有一個(gè)圓形空間用來(lái)釋放氣體進(jìn)入時(shí)壓力及將其通過(guò)多條渦旋形輻射的溝槽將中間進(jìn)入的導(dǎo)熱介質(zhì)輸送到加熱盤(pán)的邊緣區(qū)域。本發(fā)明通過(guò)進(jìn)氣通道在加熱盤(pán)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(pán)的溫度快速的傳到晶圓，或是將晶圓的溫度迅速的傳至加熱盤(pán)上導(dǎo)出。通過(guò)合理的盤(pán)面結(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(pán)及晶圓的熱交換。可廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體薄膜沉積技術(shù)領(lǐng)域。
【IPC分類(lèi)】H01L21/205
【公開(kāi)號(hào)】CN105047543
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510338793
【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(kāi)日】2015年11月11日
【申請(qǐng)日】2015年6月17日