半導(dǎo)體鍍膜設(shè)備控溫系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體鍍膜設(shè)備控溫系統(tǒng)，此系統(tǒng)主要適用于半導(dǎo)體鍍膜設(shè)備控制熱源溫度，屬于半導(dǎo)體薄膜沉積的應(yīng)用技術(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加熱或維持在沉積反應(yīng)所需要的溫度，所以加熱盤必需具備加熱結(jié)構(gòu)以滿足給晶圓預(yù)熱的目的。多半半導(dǎo)體薄膜沉積設(shè)備，在沉積過程中還會(huì)有等離子體參與沉積反應(yīng)，因等離子體能量的釋放以及化學(xué)氣體間反應(yīng)的能量釋放，加熱盤及晶圓的溫度會(huì)隨著射頻及工藝時(shí)間的增加溫度會(huì)不斷的上升；如果在進(jìn)行相同溫度下的工藝，需要等待加熱盤降到相同的溫度后才能進(jìn)行，這樣會(huì)耗費(fèi)大量的時(shí)間，設(shè)備的產(chǎn)能相對(duì)比較低。如果晶圓和加熱盤的溫度升溫過快，晶圓和加熱盤的溫度會(huì)超出薄膜所需承受的溫度，致使薄膜失敗。
[0003]為了解決工藝過程中加熱盤溫升過快降溫慢的問題，由冷卻控溫系統(tǒng)來控制熱盤溫度，保證加熱盤的溫度在工藝過程中穩(wěn)定。為了更好的控制晶圓的溫度，我們需要將晶圓的溫度傳遞到加熱盤上，通過控制加熱盤的溫度來控制晶圓表面的溫度。但半導(dǎo)體薄膜沉積反應(yīng)多是在真空條件下進(jìn)行，真空條件熱傳導(dǎo)主要靠輻射，熱傳導(dǎo)效率低，熱量會(huì)在晶圓表面聚集。為了更好的將晶圓上的熱量傳遞到加熱盤上，加熱盤與晶圓間需要通入一層導(dǎo)熱介質(zhì)，以便加熱盤與晶圓間快速的進(jìn)行熱交換，同時(shí)能更好的改善晶圓溫度的均勻性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明以解決上述問題為目的，重新設(shè)計(jì)了加熱盤，改變了加熱盤的控溫方式，通過循環(huán)媒介對(duì)加熱盤進(jìn)行溫度控制，不但能夠?qū)崿F(xiàn)加熱盤的升溫，而且還能實(shí)現(xiàn)加熱盤的降溫，本發(fā)明還設(shè)計(jì)了熱傳導(dǎo)介質(zhì)流通結(jié)構(gòu)，在加熱盤中部設(shè)有進(jìn)氣通道將導(dǎo)熱介質(zhì)通入加熱盤與晶圓之間，將晶圓上的熱量傳遞到加熱盤上。在工藝開始前，要把加熱盤加熱到工藝溫度，在這期間，媒介通過控溫機(jī)將媒介加熱到高溫，媒介在加熱盤內(nèi)循環(huán)，實(shí)現(xiàn)加熱盤的升溫。當(dāng)達(dá)到工藝溫度后，使加熱盤溫度保持不變。
[0005]在進(jìn)行工藝時(shí)，會(huì)開啟射頻，工藝氣體在晶圓表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在此過程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱，在射頻和化學(xué)反應(yīng)放熱的共同作用下，普通加熱盤下晶圓和加熱盤都會(huì)有不同溫度的升高，升溫幅度較大，相對(duì)于本設(shè)計(jì)的控溫加熱盤，加熱盤的溫度可以保持不變，晶圓的溫度相對(duì)于普通加熱盤的溫度低很多。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:半導(dǎo)體鍍膜設(shè)備控溫系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括加熱盤，加熱盤為一體式結(jié)構(gòu)，加熱盤內(nèi)部并不是普通的加熱絲結(jié)構(gòu)，而是設(shè)置有媒介管道實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱盤溫度的控制。上述的加熱結(jié)構(gòu)采用將媒介管道以鑄造的方式布置在加熱盤內(nèi)部或采用機(jī)械加工的方式加工出相應(yīng)的溝槽，再將媒介管道焊接在加熱盤內(nèi)。上述媒介管道結(jié)構(gòu)按渦旋排布，盡量使媒介管路布局均勻，以更好的實(shí)現(xiàn)溫度控制。
[0007]除了上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明還設(shè)計(jì)了熱傳導(dǎo)介質(zhì)流通結(jié)構(gòu)，在加熱盤中部設(shè)有進(jìn)氣通道，將導(dǎo)熱介質(zhì)通入加熱盤與晶圓之間，并在其間形成一定的氣隙，因傳熱介質(zhì)的熱傳導(dǎo)效果較好，可使加熱盤的溫度快速、均勻的傳導(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。
[0008]工作原理
[0009]本發(fā)明通過媒介控溫機(jī)控制媒介的溫度，從而控制加熱盤溫度的升降，在工藝前將加熱盤的溫度升高到工藝溫度，保持溫度不變。在工藝過程中，在開啟射頻時(shí)，有射頻及化學(xué)反應(yīng)放熱，當(dāng)加熱盤受到射頻能量的作用，加熱盤溫度升高，此時(shí)，媒介的溫度低于加熱盤的溫度，媒介起降溫的作用，從而達(dá)到控制加熱盤溫度的目的。氣體通過加熱盤底部通道盤面均布的小孔，具有兩個(gè)作用，一是充當(dāng)媒介將晶圓的溫度傳遞到加熱盤上，二是氣體在晶圓底部均勻分布可以使晶圓的溫度更加均勻。
[0010]本發(fā)明的有益效果及特點(diǎn):
[0011]本控溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理，通過控制媒介的溫度實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱盤溫度的控制。導(dǎo)熱介質(zhì)進(jìn)氣結(jié)構(gòu)可以使加熱盤及晶圓之間快速、均勻的充滿導(dǎo)熱介質(zhì)以使得加熱盤的溫度快速、均勻的傳導(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。可廣泛地應(yīng)用于半導(dǎo)體薄膜沉積技術(shù)領(lǐng)域。
【附圖說明】
[0012]圖1是加熱盤結(jié)構(gòu)透視爆炸圖。
[0013]圖2是加熱盤盤面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖3是熱傳導(dǎo)氣體均布通道示意圖。
[0015]圖4是媒介管道分布剖視圖。
[0016]圖5是本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖中所示:1、加熱盤盤體；2、陶瓷柱；3、固定螺母；4、媒介管道；5、媒介管道壓板；
6、熱傳導(dǎo)氣體進(jìn)氣管道；7、加熱盤基座；8、熱電偶安裝孔；9、熱傳導(dǎo)氣體進(jìn)氣分配孔；10、陶瓷柱孔；11、加熱盤媒介管道槽；12、熱傳導(dǎo)氣體均布通道；13、熱傳導(dǎo)氣體噴氣孔；14、晶圓；15加熱盤；16、媒介出口 ；17、媒介入口 ；18、熱傳導(dǎo)氣體入口。
[0018]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】
[0019]實(shí)施例
[0020]參照圖1-4，半導(dǎo)體鍍膜設(shè)備控溫系統(tǒng)，包括加熱盤盤體1，在加熱盤盤體I的下表面開有加熱盤媒介管道槽11，加熱盤媒介管道槽11的形狀與媒介管道4的形狀相匹配，將媒介管道4嵌入加熱盤媒介管道槽11內(nèi)，再用相同形狀的媒介管道壓板5壓入溝槽內(nèi)。上述媒介管道壓板5與加熱盤盤體I固定連接。所述加熱盤盤體I的下盤面靠近中心的相應(yīng)位置制有熱電偶安裝孔8和熱傳導(dǎo)氣體進(jìn)氣分配孔9。上述熱電偶安裝孔8用來連接外接熱電偶，熱傳導(dǎo)氣體進(jìn)氣分配孔9與熱傳導(dǎo)氣體進(jìn)氣管道6連接，作為熱傳導(dǎo)氣體的氣體通道。在所述的加熱盤盤體I靠近上盤面的位置，制有熱傳導(dǎo)氣體均布通道12，用來分配傳導(dǎo)氣體。在熱傳導(dǎo)氣體分布通道12對(duì)應(yīng)的上盤面制有熱傳導(dǎo)氣體噴氣孔13，將熱傳導(dǎo)氣體均勻的分散在加熱盤盤體I的上表面。所述加熱盤盤體I相應(yīng)的位置制有陶瓷柱孔10，陶瓷柱孔10靠近加熱盤盤體I下表面的的位置制有內(nèi)螺紋，將陶瓷柱2安裝在陶瓷柱孔10內(nèi)再將固定螺母3安裝在陶瓷柱孔2的底端，用來壓緊陶瓷柱2。將加熱盤基座7與加熱盤盤體I及熱傳導(dǎo)氣體進(jìn)氣管道6進(jìn)行連接。整個(gè)加熱盤能夠精確的控制溫度，對(duì)產(chǎn)品良率、生產(chǎn)率的提高有較大的益處。
[0021]上述媒介管道壓板5與加熱盤盤體I采用焊接的方式進(jìn)行連接；
[0022]上述熱傳導(dǎo)氣體進(jìn)氣分配孔9與熱傳導(dǎo)氣體進(jìn)氣管道6的氣體通道連接，熱傳導(dǎo)氣體進(jìn)氣管道6通過焊接的方式與加熱盤盤體I進(jìn)行連接；
[0023]上述熱傳導(dǎo)氣體分布通道12對(duì)應(yīng)的上盤面制有N個(gè)熱傳導(dǎo)氣體噴氣孔13 ；
[0024]上述加熱盤基座7與加熱盤盤體I及熱傳導(dǎo)氣體進(jìn)氣管道6通過焊接的方式進(jìn)行連接。
[0025]參照圖5，熱傳導(dǎo)氣體通過熱傳導(dǎo)氣體入口 18進(jìn)入，并通過晶圓14與加熱盤15之間的熱傳導(dǎo)氣體噴氣孔13流出；熱傳導(dǎo)介質(zhì)從媒介入口 17進(jìn)入加熱盤15并在其內(nèi)循環(huán)后通過媒介出口 16流出，熱傳導(dǎo)介質(zhì)在整個(gè)控溫系統(tǒng)中可循環(huán)使用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.半導(dǎo)體鍍膜設(shè)備控溫系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)包括加熱盤，加熱盤為一體式結(jié)構(gòu)，加熱盤內(nèi)部設(shè)有媒介管道，所述媒介管道以鑄造的方式布置在加熱盤內(nèi)部或采用機(jī)械加工的方式加工出相應(yīng)的溝槽，再將媒介管道焊接在加熱盤內(nèi)，除了上述結(jié)構(gòu)，還具有熱傳導(dǎo)介質(zhì)流通結(jié)構(gòu)，在加熱盤中部設(shè)有進(jìn)氣通道。2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體鍍膜設(shè)備控溫系統(tǒng)，其特征在于:在加熱盤盤體的下表面開有加熱盤媒介管道槽，所述加熱盤媒介管道槽的形狀與媒介管道的形狀相匹配，將媒介管道嵌入加熱盤媒介管道槽內(nèi)，再用相同形狀的媒介管道壓板壓入溝槽內(nèi)，上述媒介管道壓板與加熱盤盤體固定連接，所述加熱盤盤體的下盤面靠近中心的相應(yīng)位置制有熱電偶安裝孔和熱傳導(dǎo)氣體進(jìn)氣分配孔，上述熱電偶安裝孔用來連接外接熱電偶，熱傳導(dǎo)氣體進(jìn)氣分配孔與熱傳導(dǎo)氣體進(jìn)氣管道連接，在所述的加熱盤盤體靠近上盤面的位置，制有熱傳導(dǎo)氣體均布通道，在熱傳導(dǎo)氣體分布通道對(duì)應(yīng)的上盤面制有熱傳導(dǎo)氣體噴氣孔，所述加熱盤盤體相應(yīng)的位置制有陶瓷柱孔，陶瓷柱孔靠近加熱盤盤體下表面的的位置制有內(nèi)螺紋，將陶瓷柱安裝在陶瓷柱孔內(nèi)再將固定螺母安裝在陶瓷柱孔的底端，用來壓緊陶瓷柱，將加熱盤基座與加熱盤盤體及熱傳導(dǎo)氣體進(jìn)氣管道進(jìn)行連接。3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體鍍膜設(shè)備控溫系統(tǒng)，其特征在于:所述媒介管道結(jié)構(gòu)按渦旋排布，其布局均勻。4.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體鍍膜設(shè)備控溫系統(tǒng)，其特征在于:所述媒介管道壓板與加熱盤盤體采用焊接的方式進(jìn)行連接。5.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體鍍膜設(shè)備控溫系統(tǒng)，其特征在于:所述熱傳導(dǎo)氣體進(jìn)氣分配孔與熱傳導(dǎo)氣體進(jìn)氣管道的氣體通道連接，熱傳導(dǎo)氣體進(jìn)氣管道通過焊接的方式與加熱盤盤體進(jìn)行連接。6.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體鍍膜設(shè)備控溫系統(tǒng)，其特征在于:所述熱傳導(dǎo)氣體分布通道對(duì)應(yīng)的上盤面制有N個(gè)熱傳導(dǎo)氣體噴氣孔。7.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體鍍膜設(shè)備控溫系統(tǒng)，其特征在于:所述加熱盤基座與加熱盤盤體及熱傳導(dǎo)氣體進(jìn)氣管道通過焊接的方式進(jìn)行連接。
【專利摘要】半導(dǎo)體鍍膜設(shè)備控溫系統(tǒng)，包括加熱盤，加熱盤為一體式結(jié)構(gòu)，加熱盤內(nèi)部并不是普通的加熱絲結(jié)構(gòu)，而是設(shè)置有媒介管道實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱盤溫度的控制。上述的加熱結(jié)構(gòu)采用將媒介管道以鑄造的方式布置在加熱盤內(nèi)部或采用機(jī)械加工的方式加工出相應(yīng)的溝槽，再將媒介管道焊接在加熱盤內(nèi)。上述媒介管道結(jié)構(gòu)按渦旋排布，盡量使媒介管路布局均勻，以更好的實(shí)現(xiàn)溫度控制。在加熱盤中部設(shè)有進(jìn)氣通道，將導(dǎo)熱介質(zhì)通入加熱盤與晶圓之間，并在其間形成一定的氣隙，因傳熱介質(zhì)的熱傳導(dǎo)效果較好，可使加熱盤的溫度快速、均勻的傳導(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。
【IPC分類】C23C16/52
【公開號(hào)】CN104988472
【申請?zhí)枴緾N201510357861
【發(fā)明人】呂光泉, 吳鳳麗, 國建花, 鄭英杰
【申請人】沈陽拓荊科技有限公司
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年6月25日