一種花瓣形表面結(jié)構(gòu)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盤面結(jié)構(gòu)。使用花瓣形盤面氣體分布形式，以實現(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現(xiàn)對晶圓預(yù)熱的目的。但因為沉積反應(yīng)多是在真空條件下進行，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)的能量到達晶圓表面時，因為熱傳導(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、準確控制。只有將晶圓的溫度快速、準確的維持在沉積反應(yīng)所需的溫度范圍內(nèi)，才能實現(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、準確控制晶圓溫度的問題。本發(fā)明通過進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到到晶圓，或是將晶圓的溫度迅速的傳到至加熱盤上導(dǎo)出。通過合理的盤面結(jié)構(gòu)設(shè)計，使得導(dǎo)熱介質(zhì)能夠快速均勻的在空隙中流動，及時實現(xiàn)加熱盤及晶圓的熱交換。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:一種花瓣形表面結(jié)構(gòu)的可控溫加熱盤，采用在加熱盤表面設(shè)計一種花瓣形的溝槽形式，中間作為氣體導(dǎo)入的入口，有一個圓形空間用來釋放氣體進入時壓力及將其通過多條徑向溝槽將中間進入的導(dǎo)熱介質(zhì)輸送到加熱盤的邊緣區(qū)域，因?qū)峤橘|(zhì)在流動過程中會因壓力損失而使流速降低，故在加熱盤邊緣設(shè)計圓形空間作為氣體滯留及緩存區(qū)，使得中心與邊緣帶走的熱量相同，以精確控制晶圓溫度。氣體最終會在緩存區(qū)的氣體回收孔中從加熱盤內(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中心流入，以實現(xiàn)導(dǎo)熱介質(zhì)的循環(huán)流動。也可將加熱盤外圓的滯留區(qū)設(shè)計成開放式，使導(dǎo)熱介質(zhì)直接擴散至腔室空間而不收集介質(zhì)重新進行循環(huán)
[0006]本發(fā)明的有益效果及特點:
[0007]通過一種花瓣形表面結(jié)構(gòu)的溝槽，在加熱盤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)，用以加強真空環(huán)境下的熱傳導(dǎo)效率。通過合理化設(shè)計的表面氣體分布結(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與晶圓之間，并依據(jù)介質(zhì)流動所帶來的壓力及流速變化規(guī)律確定各個區(qū)域大小或溝槽尺寸，來調(diào)節(jié)導(dǎo)熱介質(zhì)所帶走的熱量，以實現(xiàn)對晶圓溫度的快速準確控制。進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]圖中零件標(biāo)號分別代表:
[0010]1、進氣孔；2、中心穩(wěn)流區(qū)；3、徑向溝槽；4、邊緣穩(wěn)流區(qū)；5、氣體回收孔；6、加熱盤。
[0011]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
【具體實施方式】
[0012]實施例
[0013]如圖1所示，一種花瓣形表面結(jié)構(gòu)的可控溫加熱盤，包括中心設(shè)有進氣孔I的加熱盤6。所述加熱盤6的表面制有花瓣形布局的氣體流動徑向溝槽3，在加熱盤6中心的一個圓形空間設(shè)有中心穩(wěn)流區(qū)2 ;所述加熱盤6的邊緣設(shè)計有圓形空間邊緣穩(wěn)流區(qū)4及設(shè)有的氣體回收孔5。
[0014]工作原理:熱傳導(dǎo)介質(zhì)從加熱盤6中心的進氣孔I進入加熱盤6表面的花瓣形布局的氣體流動到徑向溝槽3。上述的熱傳導(dǎo)介質(zhì)通過多條徑向溝槽3從加熱盤6中間流動到加熱盤6的邊緣區(qū)域，在加熱盤邊緣設(shè)計有圓形空間邊緣穩(wěn)流區(qū)4作為氣體滯留及緩存區(qū)，消除導(dǎo)熱介質(zhì)在流動過程中因壓力損失而產(chǎn)生流速降低現(xiàn)象，使得中心與邊緣帶走的熱量相同，以精確控制晶圓溫度。氣體最終會在加熱盤6邊緣的氣體回收孔5中從加熱盤6內(nèi)部返回至導(dǎo)熱介質(zhì)冷卻裝置，并在其中實現(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中心流入，以實現(xiàn)導(dǎo)熱介質(zhì)的循環(huán)流動。
[0015]上述的加熱盤外圓的溝槽設(shè)計成開放式或封閉式，使導(dǎo)熱介質(zhì)直接擴散至腔室空間而不收集介質(zhì)重新進行循環(huán)。
【主權(quán)項】
1.一種花瓣形表面結(jié)構(gòu)的可控溫加熱盤，其特征在于:它包括中心設(shè)有進氣孔的加熱盤，所述加熱盤的表面制有花瓣形布局的氣體流動徑向溝槽，在加熱盤中心的一個圓形空間設(shè)有中心穩(wěn)流區(qū)；所述加熱盤的邊緣設(shè)計有圓形空間邊緣穩(wěn)流區(qū)及設(shè)有的氣體回收孔。
2.如權(quán)利要求1所述的花瓣形表面結(jié)構(gòu)的可控溫加熱盤，其特征在于:所述的加熱盤外圓的溝槽設(shè)計成開放式或封閉式。
【專利摘要】一種花瓣形表面結(jié)構(gòu)的可控溫加熱盤，主要解決現(xiàn)有的加熱盤及靜電卡盤所存在的無法快速、準確控制晶圓溫度的問題。它包括中心設(shè)有進氣孔的加熱盤。所述加熱盤的表面制有花瓣形布局的氣體流動徑向溝槽，在加熱盤中心的一個圓形空間設(shè)有中心穩(wěn)流區(qū)。所述加熱盤設(shè)計有圓形空間邊緣穩(wěn)流區(qū)及設(shè)有的氣體回收孔。所述的加熱盤外圓的溝槽設(shè)計成開放式或封閉式。本發(fā)明通過合理化設(shè)計的表面氣體分布結(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與晶圓之間，并依據(jù)介質(zhì)流動所帶來的壓力及流速變化規(guī)律確定各個區(qū)域大小或溝槽尺寸，來調(diào)節(jié)導(dǎo)熱介質(zhì)所帶走的熱量，以實現(xiàn)對晶圓溫度的快速準確控制?？蓮V泛應(yīng)用于半導(dǎo)體薄膜沉積應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。
【IPC分類】H01L21-67
【公開號】CN104835763
【申請?zhí)枴緾N201510209103
【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12日
【申請日】2015年4月27日