CN104928651A - 一种温流室出气的可控温加热盘 - Google Patents

Abstract

一种温流室出气的可控温加热盘，包括设有中心进气管路及气体出口的加热盘。所述加热盘的内部分布有加热丝及在中心所设置的导热介质储存及稳流空间的稳流室。上述稳流室可采用铸造、焊接或预埋管路的结构方式。上述气体出口沿加热盘的圆周均匀分布。可通过温流室结构消除导热介质进入腔室时因进气压力或流量过大而产生的流场扰动或冲击，降低晶圆被吹偏离而发生滑片，碰撞、或均匀度降低等问题。从而使热传导效率提高，使得导热介质能够直接、快速、均匀的分布在加热盘与晶圆之间，以实现对晶圆温度的快速准确控制。进一步提高晶圆的成品率及半导体沉积设备的生产效率。

Description

一种温流室出气的可控温加热盘

技术领域

本发明涉及一种应用于半导体沉积设备的可控温加热盘的出气结构。通过出气结构将导热介质输送至加热盘与晶圆之间，以实现对晶圆温度的精确控制。属于半导体薄膜沉积应用及制造技术领域。

背景技术

半导体设备在沉积反应时往往需要使晶圆及腔室空间预热或维持在沉积反应所需要的温度，大多数半导体沉积设备都会使用加热盘或静电卡盘来实现给晶圆预热的目的，但因为沉积反应多是在真空条件下进行，真空环境因缺乏导热介质，热传导性能较差。往往无法快速将晶圆预热到所需温度，或是在沉积反应前无法均匀的将晶圆预热。在有射频参与的半导体镀膜设备中，当射频所激发的能量到达晶圆表面时，因为热传导介质的缺乏，往往又会使晶圆表面的温度快速升高，使得晶圆表面温度超出沉积所需温度，而使晶圆发生损坏。随着晶圆尺寸的逐渐增大，晶圆本身的温度均匀性直接决定着晶圆品质的好或坏，快速、准确的控温对生产效率的提高及产品良率的提高都是至关重要的。

现有的半导体沉积设备加热盘及静电卡盘大都只具有加热盘自身的温度调节及控温功能，对于晶圆的温度是无法达到精确控制的。然而沉积反应所最急需的确是对晶圆温度的快速、准确控制。只用将晶圆的温度快速、准确的维持在沉积反应所需的温度范围内，才能实现对产品良率及效率的提升。

发明内容

本发明以解决上述问题为目的，主要解决现有的加热盘及静电卡盘所存在的无法快速、准确控制晶圆温度的问题。本发明通过进气通道在加热盘表面与晶圆间形成一定的气隙，并在其中通入热传导效果较好的导热气体作为传热介质，经加热盘的温度快速的传导到晶圆，或是将晶圆的温度迅速的传导至加热盘上导出。通过合理的通气结构设计，使得导热介质能够快速均匀的在空隙中流动，及时实现加热盘及晶圆的热交换。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：一种温流室出气的可控温加热盘。采用在加热盘内部中心位置设置一个导热介质储存及稳流空间，上述空间可使用铸造、焊接或预埋管路的方式实现。导热介质从中心管路输送进入加热盘内部，在加热盘内部稳流室内进行稳流，并从位于中心附近的出气孔进入腔室，到达加热盘与晶圆之间。导热介质进入腔室时会因进气压力或流量过大而产生流场扰动或冲击，扰动或冲击又会造成晶圆被吹气而发生滑片，碰撞、或均匀度降低等问题。稳流室结构可很好的避免上述问题的发生，使进入腔室的导热介质流动更平稳均匀。导热介质会加强晶圆与加热盘间的热传导，消除温度不均匀现象，以精确控制晶圆温度。气体出口沿圆周均匀分布，并形成一定的流动阻力，使得通入的气体压力下降，不会单独从某一出口直接冲出加热盘表面，而是在加热盘内部均匀流动后从各出气孔均匀出气。从中心进入的导热介质最终会在加热盘边缘的气体出口中从加热盘内部返回至导热介质冷却装置，并在其中实现冷却，以便将多余的热量带走。冷却后的气体会再次从加热盘流入，以实现导热介质的循环流动。

本发明的有益效果及特点：

通过温流室出气结构，在加热盘内部及晶圆之间形成一定的气隙空间，并在该气隙空间中通入热传导系数较高的导热介质，用以加强真空环境下的热传导效率。通过温流室结构消除导热介质进入腔室时因进气压力或流量过大而产生的流场扰动或冲击，降低晶圆被吹偏离而发生滑片，碰撞、或均匀度降低等问题。合理化设计的出气孔直径及分布，使各出气孔流阻均匀，从而使导热介质能从各气体出口均匀进入加热盘与晶圆之间，从中心向边缘进气，可利用腔室抽取真空时产生的压力差而使得从中心向边缘的流速增加，从而使热传导效率提高，使得导热介质能够直接、快速、均匀的分布在加热盘与晶圆之间，以实现对晶圆温度的快速准确控制。进一步提高晶圆的成品率及半导体沉积设备的生产效率。

附图说明

图1是本发明结构的剖视图。

图中所示：1、加热丝；2、气体出口；3、稳流室；4、中心进气管路；5、加热盘。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

具体实施方式

实施例

如图1所示，一种温流室出气的可控温加热盘，包括设有中心进气管路4及气体出口2的加热盘5。所述加热盘5的内部分布有实现加热功能的加热丝1及在中心位置设置一个导热介质储存及稳流空间的稳流室3。

上述稳流室3可采用铸造、焊接或预埋管路的方式实现。导热介质从中心进气管路4输送进入加热盘5内部，在加热盘5内部稳流室3内进行稳流，并从位于中心附近的气体出口2进入腔室，到达加热盘5与晶圆之间。

上述气体出口2沿加热盘5的圆周均匀分布。

本发明的工作原理：

导热介质进入腔室时会因进气压力或流量过大而产生的流场扰动或冲击，扰动或冲击又会使晶圆被吹气而发生滑片，碰撞、或均匀度降低等问题。稳流室3的结构可有效的避免上述问题的发生，使进入腔室的导热介质流动更平稳均匀。导热介质会加强晶圆与加热盘5间的热传导，消除温度不均匀现象，以精确控制晶圆温度。气体出口2沿圆周均匀分布，并形成一定的流动阻力，使得通入的气体压力下降，不会单独从某一出口直接冲出加热盘5的表面，而是在加热盘5内部均匀流动后从各气体出口2均匀出气。也可在热盘边缘设计气体回收孔，将从中心进气管路4进入的导热介质从加热盘5边缘的气体回收孔中经加热盘5内部返回至导热介质冷却装置，并在其中实现冷却，以便将多余的热量带走。冷却后的气体会再次从加热盘流入，以实现导热介质的循环流动。

Claims (3)

1.一种温流室出气的可控温加热盘，其特征在于：它包括设有中心进气管路及气体出口的加热盘，所述加热盘的内部分布有加热丝及在中心所设置的导热介质储存及稳流空间的稳流室。

2.如权利要求1所述的温流室出气的可控温加热盘，其特征在于：上述稳流室可采用铸造、焊接或预埋管路的结构方式。

3.如权利要求1所述的温流室出气的可控温加热盘，其特征在于：上述气体出口沿加热盘的圆周均匀分布。