CN100594589C - 用于分批式反应室的加热装置及其加热方法 - Google Patents

用于分批式反应室的加热装置及其加热方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于分批式反应室的加热装置，其中包括多个加热器的加热器群沿着反应室的周边重复布置，每个加热器具有温度控制部件、施压线、一对第一及第二加热单元，所述成对的第一和第二加热单元彼此分隔并用作反应室的加热体；其中每对第一及第二加热单元的总长度是固定的，每个第一加热单元具有不同的长度，每个第二加热单元具有不同的长度。

Description

用于分批式反应室的加热装置及其加热方法
技术领域
本发明涉及一种加热装置；更具体地涉及一种采用快速热处理(RTP)用的加热器的、用于分批式反应室的加热装置，通过为反应室内的上下方处理空间形成具有不同温度的不同加热区域，它能够轻而易举地控制反应室内的温度并且在反应室内建立均匀的温度分布。
背景技术
一般，用来制造半导体或者平板显示器如液晶显示器(LCD)、等离子显示器(PDP)等的工艺包括多道热处理工艺。例如，薄膜沉积工艺、激活工艺或者结晶工艺包括作为一个单元过程的热处理工艺。形成薄膜的广泛使用的方法是化学气相沉积(CVD)，其中在受热基础材料的表面上由气态的化合物反应后产生的产物被沉积在所述表面上。特别地，所述CVD工艺是包含在制造半导体、平板显示器如LCD、PDP等工艺中的一个非常重要的单元过程。
图1表示用于在基底上沉积硅薄膜的分批式CVD装置，如半导体制造设备，其中有多个要处理的基底。薄膜的微观结构及其成长通过核的产生和表面扩散得到确定，受基底温度、反应堆压力和气相成分的影响，并且被热处理或者后续工艺改变。
半导体制造设备包括提供处理空间的反应室1；用于在反应室1内建立热处理环境的加热设备2；和用于供应源气的气体供应设备(没有画出)。此外，因为使用的是腐蚀和有毒的气体，所述CVD装置包括具有冷阱、净气器等的排气设备和保持处理空间内的清洁度的转换设备。此外，用来装载多个半导体晶片100的分批式船3包括用于将多个晶片100引入反应室1的提升设备4。另外，端部执行器5用作在分批式船3和站之间加载/拆下晶片100的传送设备。
同时，为了实现处理的快速或者在反应室1内连续地执行其它的热处理工艺，对加热设备2可以使用快速热处理(RTP)加热器。
石墨、坎塔尔合金或陶瓷被用作加热设备2的加热电阻。此外，根据它的成型特性，加热设备2不能是电加热器那样的线圈形状，而是通过划分反应室1的柱状形状，由多个布置在纵向方向的棒状加热单元6组成。
然而，这样的加热单元6存在缺陷，即难以控制温度并难以在整个处理空间内建立均匀的温度分布。因为源气的热分解温度与晶片100的温度不但是薄膜成形率或者颗粒产生率的重要影响因素，而且是所述产物或者微观结构的重要影响因素，所述温度应当由加热设备2更精确地控制。
所述温度受热辐射和热对流的影响，为热处理应当在整个反应室1内被均匀地建立。
因为分批式处理空间的体积比单件式处理空间的体积大许多倍，所以有必要为每个部分，即上方和下方处理空间，执行温度控制，以在分批式处理空间内建立均匀的温度分布。详细地，上方反应室需要被加热到比下方反应室的温度低的温度，以弥补因为热对流带来的温度分布，从而在反应室1内建立均匀的温度分布。实质上，线圈型电加热器包括其上下部分被分开的加热单元即加热线圈，以分别控制上下反应室的温度，从而在整个反应室1内建立均匀的温度分布。
发明内容
技术问题
然而，因为用于RTP的棒状加热单元被沿着反应室的纵向方向布置，难以为整个处理空间的每一部分，即上方和下方部分，建立不同的加热温度，导致在热处理的多个单元过程中劣化。
技术解决方案
因此，本发明的一个基本目的是提供一种采用快速热处理(RTP)用的加热器的、用于分批式反应室的加热装置，通过为反应室内的上下方处理空间形成具有不同温度的不同加热区域，它能够轻而易举地控制反应室内的温度并且在反应室内建立均匀的温度分布。
有益效果
按照本发明，采用快速热处理(RTP)用的加热器的、用于分批式反应室的加热装置，设有多个被分为上部分和下部分的加热单元，所述上下部分分别用于反应室的上下方处理空间，在上部分和下部分之间的纵轴线上的边界位置发生变化，于是控制上下处理空间的温度并且在整个反应室内建立均匀的温度分布。
附图说明
从结合附图给出的下述优选实施方式的说明，本发明的上述和其它目的及特征将变得明显，其中：
图1是执行加热处理的半导体制造系统；
图2是按照本发明的加热装置的外观；和
图3是以具体方式呈现按照本发明的加热装置。
具体实施方式
在下述的详细说明中，要参照附图，附图以示例的方式表示实施本发明的具体实施方案。这些实施方案得到了足够详细地说明，以使本领域的技术人员能够实施本发明。应当理解，本发明的各种实施方案，尽管不同，都不是必须相互排斥的。例如，结合一个实施方案描述的一个具体特征、结构或者特点可以在没有脱离本发明的精神和范围的情况下在其它的实施方案里得到实施。另外，应当理解，在每个被公开的实施方案中的单个元件的位置或者布置可以在没有脱离本发明的精神和范围的情况下进行修改。因此，下述详细说明不是在限制的意义上做出的，本发明的范围仅由权利要求，适当解释的情况下，连同属于权利要求的所有范围的等同物限定。在各个图中，同样的序号指同样的或类似功能。
按照本发明的一个方面，提供一种用于分批式反应室的加热装置，其中包括多个加热器的加热器群沿着反应室的周边重复布置，每个加热器具有温度控制部件、施压线、一对第一及第二加热单元，所述成对的第一和第二加热单元彼此分隔并用作反应室的加热体；其中每对第一及第二加热单元的总长度是固定的，每个第一加热单元具有不同的长度，每个第二加热单元具有不同的长度。
按照本发明的另一方面，提供一种用于分批式反应室的加热方法，其中包括多个加热器的加热器群沿着反应室的周边重复布置，每个加热器具有温度控制部件、施压线、一对第一及第二加热单元，所述成对的第一和第二加热单元彼此分隔并用作反应室的加热体；其中每对第一及第二加热单元的总长度是固定的，每个第一加热单元具有不同的长度，每个第二加热单元具有不同的长度，所述方法包括的步骤有：通过分别调节从每个第一和第二加热单元产生的热量，控制反应室的温度。
本发明的实施方式
现在参照附图更详细地说明本发明。
图2表示按照本发明的加热装置的外观图；图3是以具体的方式呈现按照本发明的加热装置。
如上所述，所述加热装置，其能够分别控制上方和下方的反应室的温度，被安装在按照本发明的分批式反应室1内。
按照本发明，提供多个加热单元12，其被分为上部分和下部分，用于分别为上下处理空间提供热量。所述加热单元12沿着包括上下处理空间的反应室1的周边进行布置，以对反应室1提供热量。加热单元12的上下部分结成一体以构成加热器14。加热单元12的上下部分具有独立的施压线和温度控制设备10，于是为上下处理空间提供不同的温度，即不同的热量值。此外，加热器14沿着反应室1的周边进行布置，以构成加热器组16，同时在纵轴线上上下部分之间的边界是变化的(即不同的阶段)。
如图3所示，加热单元12具有H1、H2、H3型的上方部分和H1′、H2′、H3′型的下方部分，这些部分以规则的顺序沿着反应室1的周边重复，以形成加热器组16。因为相同的加热区域，如T1，T2，T3，被分配相同的类型，所希望的是连接相同的类型以共享施压线和温度控制设备。参照图3，加热器组16由三个加热器群组成，其分别包括三个加热器14，即三对加热单元12，三对加热单元12向三个加热区域T1，T2，T3提供热量。然而，加热单元12的对数和加热器群的数量可以变化，并且依据整个处理空间的体积以及热量值、加热单元的尺寸等实验性地确定。
同时，为了保持施压线和地线远离加热区域，加热单元12设置为U形。此外，U形加热单元的水平部分可以是提供辅助热量的辅助加热部分20，如图3所示。
通过使用温度控制设备，加热器组16控制加热区域如T1，T2，T3的温度。例如，因为热量被集中在分批式反应室1的上方处理空间，如上所述，加热温度应当建立成满足这样的不等式：T1＜T2＜T3。为了满足该不等式，H1的温度应当降低，H3’的温度应当上升，于是在整个反应室1内建立均匀的温度分布。
此外，反应室1内的温度控制可通过控制单元执行。温度控制通过下列步骤得到实现，即在加热区域中放置温度传感器、连接用作检测手段的温度传感器到控制单元的输入口，其中安装温度控制箱用于根据反应室1内建立的温度执行反馈程序以使每个加热区域的温度均匀，和连接具有温度控制箱的控制单元的输出口到每个加热单元12的温度控制设备。为了实现反馈程序，驱动加热单元来设立适当的温度范围，而且控制温度控制设备以维持适当的温度范围。
尽管就优选实施方案画出并描述了本发明，但本领域的技术人员应当理解，没有脱离下面的权利要求限定的精神和范围，可以做出各种变化和修改。

Claims (4)

1、一种用于分批式反应室的加热装置，其中包括多个加热器的加热器群沿着反应室的周边重复布置，
其中每个加热器具有温度控制部件、施压线、一对第一及第二加热单元，所述成对的第一和第二加热单元彼此分隔并用作反应室的加热体；和
其中每对第一及第二加热单元的总长度是固定的，每个第一加热单元具有不同的长度，每个第二加热单元具有不同的长度。
2、如权利要求1所述的加热装置，其中每个具有同样长度的第一加热单元共享温度控制部件和施压线；和
每个具有同样长度的第二加热单元共享温度控制部件和施压线。
3、如权利要求1所述的加热装置，其中每个第一和第二加热单元具有U形形状。
4、一种用于分批式反应室的加热方法，其中包括多个加热器的加热器群沿着反应室的周边重复布置，
每个加热器具有温度控制部件、施压线、一对第一及第二加热单元，所述成对的第一和第二加热单元彼此分隔并用作反应室的加热体；和
其中每对第一及第二加热单元的总长度是固定的，每个第一加热单元具有不同的长度，每个第二加热单元具有不同的长度，
所述方法包括的步骤有：
通过分别调节从每个第一和第二加热单元产生的热量，控制反应室的温度。
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