CN105575847B - 一种提升晶圆受热均匀性的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及进入热盘工艺时对晶圆加热的设备，具体地说是一种提升晶圆受热均匀性的装置，包括升降机构、加热机构及基础，升降机构包括上密封盖、顶针及安装在基础上的动力装置，上密封盖与顶针分别位于加热机构的上下两侧，并分别与动力装置连动、同步升降；加热机构包括下密封体、下盖板、加热盘体及加热丝，下盖板安装在基础上，下密封体的底部密封连接于下盖板的边缘，顶部与上密封盖密封连接、形成容置晶圆的工艺腔室，加热盘体放置在下盖板上，中间盘绕有加热丝，下盖板上设有排气槽；晶圆通过由下盖板、加热盘体穿过的顶针支撑。本发明通过提高加热丝与加热盘体的充分接触，提高晶圆与加热盘体盘面间隙，实现整个晶圆的受热均匀性。

Description

一种提升晶圆受热均匀性的装置

技术领域

本发明涉及进入热盘工艺时对晶圆加热的设备，具体地说是一种提升晶圆受热均匀性的装置。

背景技术

目前，晶圆被送入热盘内进行前烘或者后烘对晶圆整体受热要求越来越高。晶圆整体受热均匀性直接影响膜厚的均匀性以及关键尺寸的形成。当前的热盘被加热到设定温度时，加热丝周边的空气温度会升高，气体会膨胀。随着不断的膨胀，导致加热丝和加热盘体之间不能充分接触，影响受热均匀性；其次，以往晶圆与加热盘体盘面之间的距离不能调整也会影响均匀性。

发明内容

为了解决晶圆因受热不均匀而导致膜厚均匀性差的问题，本发明的目的在于提供一种提升晶圆受热均匀性的装置。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括基础及分别安装在该基础上的升降机构、加热机构，其中升降机构包括动力装置、上密封盖及顶针，所述动力装置安装在基础上，所述上密封盖与顶针分别位于加热机构的上下两侧，所述上密封盖与顶针分别与动力装置连动、同步升降；所述加热机构包括下密封体、下盖板、加热盘体及加热丝，该下盖板安装在所述基础上，所述下密封体的底部密封连接于下盖板的边缘，顶部与所述上密封盖密封连接、形成容置晶圆的工艺腔室，所述加热盘体放置在下盖板上，该加热盘体与下盖板之间盘绕有加热丝，所述下盖板与加热丝接触的上表面设有排走所述加热丝产生热气的排气槽；所述晶圆位于加热盘体的上方，通过由所述下盖板、加热盘体穿过的所述顶针支撑。

其中：所述加热盘体上沿圆周方向均布有多个高度可调的球头顶丝，各所述球头顶丝的顶部高出所述加热盘体的上表面；各所述球头顶丝的高度相同，且顶部距所述加热盘体上表面的距离相等；所述晶圆放置在该球头顶丝上时，与所述加热盘体的上表面等距；所述加热丝由内至外螺旋状盘绕，所述排气槽的开设轨迹与加热丝的盘绕轨迹相同；所述排气槽上均布有多个导气孔；

所述加热盘体上表面的外边缘沿圆周方向均布有多个止动销，所述晶圆通过各止动销限位，保持与所述加热盘体轴向中心线共线；所述下密封体的顶部外边缘沿圆周方向设有凹槽，该凹槽内容置有密封圈，所述密封圈在上密封盖下降至下限位与所述上密封盖密封抵接、形成所述工艺腔室，所述晶圆位于该工艺腔室内；所述上密封盖的下表面沿轴向向内凹陷，所述上密封盖下表面的外边缘在上密封盖下降至下限位与所述下密封体上的密封圈抵接，形成所述工艺腔室；

所述动力装置的输出端连接有连接架，所述上密封盖通过支撑架安装在该连接架上；所述顶针为多个，沿圆周方向均布，所述下盖板及加热盘体上均开有与各顶针一一对应的通孔，各所述顶针的上端由通孔穿过，下端安装在固定盘上，该固定盘通过托板与所述连接架相连；所述上密封盖、加热盘体、下盖板、下密封体及晶圆的轴向中心线共线。

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明的下盖板上设有排气槽，可以避免由于加热使加热丝周边气体膨胀影响加热丝与加热盘体的有效接触面积，排气槽将膨胀的热气排走，从而提升加热盘体整体的受热均匀性。

2.本发明的加热盘体上均布有可调整高度的球头顶丝，可以保证所有球头部分高于盘面固定高度，当晶圆放置在所有球头上之后，就能保证与加热盘体上表面等距。

3.本发明的加热盘体沿周向设有止动销，保证晶圆与加热盘体的同心，可以避免由于不同心导致的受热影响。

4.本发明的下密封体外沿周向设有密封圈，通过上密封盖和下密封体上的密封圈形成工艺所需的密封的工艺腔室，保证了晶圆的正常工艺的进行。

5.本发明的升降机构可以实现上密封盖和顶针装置的联动，可以同时实现晶圆的承载和工艺腔室的形成。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明升降机构的立体结构示意图；

图3为本发明加热机构的放大示意图；

图4为本发明加热盘体上加热丝盘绕轨迹的示意图；

图5为本发明下盖板上排气槽的结构示意图；

其中：1为升降机构，101为动力装置，102为上密封盖，103为顶针，104为支撑架，105为固定盘，106为托板，107为连接架，

2为加热机构，201为晶圆，202为止动销，203为下密封体，204为下盖板，205为加热盘体，206为球头顶丝，207为密封圈，208为加热丝，209为通孔，210为立柱，211为排气槽，212为导气孔。

3为基础。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1～5所示，本发明包括升降机构1、加热机构2及基础3，其中升降机构1及加热机构2分别安装在基础3上。

升降机构1包括动力装置101、上密封盖102、顶针103、支撑架104、固定盘105、托板106及连接架107，动力装置101固定在基础3上(本实施例的动力装置101为气缸)，动力装置101的输出端固接有连接架107；上密封盖102为圆盘形，通过支撑架104固定在连接架107上；顶针103位于上密封盖102的下方，为多个，沿圆周方向均匀固定在固定盘105上，该固定盘105通过托板106与连接架7固接；上密封盖102及各顶针103通过动力装置101的驱动同步升降。

加热机构2位于上密封盖102与顶针103之间，包括止动销202、下密封体203、下盖板204、加热盘体205、球头顶丝206、密封圈207及加热丝208，下盖板204为圆盘状，通过多根立柱210固定在基础3上。下密封体203为圆环状，其顶端内圆直径大于底端内圆直径，且下密封体203内部沿径向向外凹陷；下密封体203的底端密封连接于下盖板204的下表面边缘，顶部外边缘沿圆周方向设有凹槽，该凹槽内容置有密封圈207。上密封盖102的直径与下密封体203的外径相同，上密封盖102的下表面沿轴向向内凹陷，当上密封盖102在动力装置101的驱动下下降至下限位时，下密封体203上的密封圈207与上密封盖102下表面的外边缘密封抵接、形成所述工艺腔室，晶圆201位于该工艺腔室内。

加热盘体205为圆盘状，其直径与下盖板204的直径相同；加热盘体205放置在下盖板204上，在加热盘体205与下盖板204之间盘绕有加热丝208，加热丝208由内至外以螺旋状盘绕，相应地在加热盘体205的下表面按加热丝208盘绕轨迹开有容置加热丝208的槽。下盖板204与加热丝208接触的上表面设有排气槽211，排气槽211的开设轨迹与加热丝208的盘绕轨迹相同，该排气槽211可以排走加热丝208加热时产生的膨胀气体、从而提升加热盘体205的受热均匀性，避免因加热使加热丝208周边气体膨胀导致加热丝208与加热盘体205之间的接触面积减少。排气槽211在下盖板204的径向方向开有多个导气孔212，排气槽211里的热气顺导气孔212排走。加热盘体205上沿圆周方向均布有多个高度可调的球头顶丝206，各球头顶丝206的顶部高出加热盘体205的上表面；各球头顶丝206的高度相同，且顶部距加热盘体205上表面的距离相等；晶圆201放置在该球头顶丝206上时，能够保证与加热盘体205的上表面等距。下盖板204及加热盘体205上均开有与各顶针103一一对应的通孔209，各顶针103由通孔209穿过，支撑晶圆201。加热盘体205上表面的外边缘沿圆周方向均布有多个止动销202，晶圆201通过各止动销202限位，保持与加热盘体205轴向中心线共线，避免由于不同心导致的受热影响。

本发明的上密封盖102、加热盘体205、下盖板204、下密封体203及晶圆201的轴向中心线共线。

本发明的工作原理为：

当加热盘体205被加热到设定温度时，由于加热丝208周边的空气温度会升高，根据热力学气体会膨胀。随着膨胀加大会使下盖板204和加热盘体205之间不能完全贴合产生缝隙，导致加热丝208和加热盘体205不能充分接触，影响受热均匀性。而本发明的下盖板204上随加热盘体205上加热丝208走向开排气槽211，当加热丝208被通电加热后，周围的热气膨胀就会沿着下盖板204上的排气槽211流动；排气槽211在径向开有导气孔212，排气槽211里的热气顺导气孔212排走，这样就保证了加热丝208和加热盘体205之间的紧密接触，从而保证加热盘体205的盘面温度均匀性。本发明的加热盘体205上还开有支撑晶圆201的球头顶丝206，球头顶丝206可以手动进行调整，保证整个晶圆201和加热盘体205的工艺高度，均匀加热晶圆201，保证受热均匀性。

Claims (8)

1.一种提升晶圆受热均匀性的装置，其特征在于：包括基础(3)及分别安装在该基础(3)上的升降机构(1)、加热机构(2)，其中升降机构(1)包括动力装置(101)、上密封盖(102)及顶针(103)，所述动力装置(101)安装在基础(3)上，所述上密封盖(102)与顶针(103)分别位于加热机构(2)的上下两侧，所述上密封盖(102)与顶针(103)分别与动力装置(101)连动、同步升降；所述加热机构(2)包括下密封体(203)、下盖板(204)、加热盘体(205)及加热丝(208)，该下盖板(204)安装在所述基础(3)上，所述下密封体(203)的底部密封连接于下盖板(204)的边缘，顶部与所述上密封盖(102)密封连接、形成容置晶圆(201)的工艺腔室，所述加热盘体(205)放置在下盖板(204)上，该加热盘体(205)与下盖板(204)之间盘绕有加热丝(208)，所述下盖板(204)与加热丝(208)接触的上表面设有排走所述加热丝(208)产生热气的排气槽(211)；所述晶圆(201)位于加热盘体(205)的上方，通过由所述下盖板(204)、加热盘体(205)穿过的所述顶针(103)支撑；

所述加热丝(208)由内至外螺旋状盘绕，所述排气槽(211)的开设轨迹与加热丝(208)的盘绕轨迹相同；所述排气槽(211)上均布有多个导气孔(212)。

2.按权利要求1所述提升晶圆受热均匀性的装置，其特征在于：所述加热盘体(205)上沿圆周方向均布有多个高度可调的球头顶丝(206)，各所述球头顶丝(206)的顶部高出所述加热盘体(205)的上表面。

3.按权利要求2所述提升晶圆受热均匀性的装置，其特征在于：各所述球头顶丝(206)的高度相同，且顶部距所述加热盘体(205)上表面的距离相等；所述晶圆(201)放置在该球头顶丝(206)上时，与所述加热盘体(205)的上表面等距。

4.按权利要求1或2所述提升晶圆受热均匀性的装置，其特征在于：所述加热盘体(205)上表面的外边缘沿圆周方向均布有多个止动销(202)，所述晶圆(201)通过各止动销(202)限位，保持与所述加热盘体(205)轴向中心线共线。

5.按权利要求1或2所述提升晶圆受热均匀性的装置，其特征在于：所述下密封体(203)的顶部外边缘沿圆周方向设有凹槽，该凹槽内容置有密封圈(207)，所述密封圈(207)在上密封盖(102)下降至下限位与所述上密封盖(102)密封抵接、形成所述工艺腔室，所述晶圆(201)位于该工艺腔室内。

6.按权利要求5所述提升晶圆受热均匀性的装置，其特征在于：所述上密封盖(102)的下表面沿轴向向内凹陷，所述上密封盖(102)下表面的外边缘在上密封盖(102)下降至下限位与所述下密封体(203)上的密封圈(207)抵接，形成所述工艺腔室。

7.按权利要求1或2所述提升晶圆受热均匀性的装置，其特征在于：所述动力装置(101)的输出端连接有连接架(107)，所述上密封盖(102)通过支撑架(104)安装在该连接架(107)上；所述顶针(103)为多个，沿圆周方向均布，所述下盖板(204)及加热盘体(205)上均开有与各顶针(103)一一对应的通孔(209)，各所述顶针(103)的上端由通孔(209)穿过，下端安装在固定盘(105)上，该固定盘(105)通过托板(106)与所述连接架(7)相连。

8.按权利要求1或2所述提升晶圆受热均匀性的装置，其特征在于：所述上密封盖(102)、加热盘体(205)、下盖板(204)、下密封体(203)及晶圆(201)的轴向中心线共线。