CN107785283A - 加热腔室及半导体加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种加热腔室及半导体加工设备，其包括用于承载晶片的基座以及进气机构，该进气机构包括一级匀流腔和二级匀流腔，其中，二级匀流腔设置在基座的上方，且在二级匀流腔的底壁上均匀分布有多个出气口，用以朝向基座输送工艺气体；一级匀流腔环绕设置在二级匀流腔的外周，且与二级匀流腔相连通，用以朝向二级匀流腔输送工艺气体。本发明提供的加热腔室，其可以提高工艺气体作用于晶片表面的均匀性，从而可以提高产品良率。

Description

加热腔室及半导体加工设备

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体地，涉及一种加热腔室及半导体加工设备。

背景技术

在集成电路制造工艺过程中，包含有刻蚀、CMP等液体环境的工序，经过这些工序的晶片表面会残留一些来自于上述工序中液体的有机物、水分、化学溶液等的附着物，这些附着物会对之后的工艺过程造成极大的影响，降低产品良率。因此，在进行刻蚀、CMP等液体环境工序后，需要增加一道工艺工序，以去除晶片表面上的附着物，该工艺即为去气(Degas)工艺，即，需要将晶片置于真空的加热腔室中进行加热，使附着物通过挥发、气化、反应等方式脱离晶片表面，然后通过干泵或者冷泵抽离加热腔室内的气体，从而实现晶片的清洁。

现有的一种加热腔室包括用于承载晶片的基座、用于加热晶片的加热装置以及用于向加热腔室内输送工艺气体的进气机构。其中，加热装置可以利用加热灯泡采用热辐射的方式加热晶片、或者利用设置在基座中的加热器采用热传导的方式加热晶片，或者同时使用前述两种加热方式同时加热晶片。

由于目前的进气机构的出气口位于加热腔室的边缘处，这使得自各个出气口与置于基座上的晶片边缘处之间的距离小于与晶片中心处之间的距离，导致流经晶片边缘处的气体流量和流速与流经晶片中心处的气体流量相差较大，从而造成晶片边缘处的附着物被携带和稀释的程度与晶片中心处的附着物被携带和稀释的程度也产生较大差异，进而造成工艺均匀性较差，导致产品良率下降。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种加热腔室及半导体加工设备，其可以提高工艺气体作用于晶片表面的均匀性，从而可以提高产品良率。

为实现本发明的目的而提供一种加热腔室

(待权利要求确定后填入)

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的加热腔室，其通过设置一级匀流腔和二级匀流腔，并将二级匀流腔设置在基座上方，通过设置在二级匀流腔底壁上的多个出气口朝向基座输送工艺气体，可以使各个出气口与置于基座上的晶片表面不同位置之间的距离一致，从而可以使流经晶片不同位置的气体流量和流速一致，进而可以提高工艺气体作用于晶片表面的均匀性，从而可以提高产品良率。

本发明提供的半导体加工设备，其通过采用本发明提供的上述加热腔室，可以使流经晶片不同位置的气体流量和流速一致，从而可以提高工艺气体作用于晶片表面的均匀性，进而可以提高产品良率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的加热腔室的剖视图；

图2为图1中I区域的放大图；

图3为本发明实施例的一个变形实施例提供的加热腔室的剖视图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的加热腔室及半导体加工设备进行详细描述。

图1为本发明实施例提供的加热腔室的剖视图。图2为图1中I区域的放大图。请一并参阅图1和图2，加热腔室1包括用于承载晶片的基座5，以及用于向加热腔室1内输送工艺气体的进气机构。其中，进气机构包括一级匀流腔2和二级匀流腔3，其中，二级匀流腔3设置在基座5的上方，且在二级匀流腔3的底壁32上均匀分布有多个出气口321，用以朝向基座5输送工艺气体。一级匀流腔2环绕设置在二级匀流腔3的外周，且与二级匀流腔3相连通，用以朝向二级匀流腔3输送工艺气体。此外，在加热腔室1的底部还设置有排气口6。进入反应腔室的工艺气体流经晶片表面，并稀释和携带高温下自晶片表面释放出来的诸如水汽、光刻胶、刻蚀液、研磨液等的附着物，然后通过排气口6排出加热腔室1。

通过设置一级匀流腔2和二级匀流腔3，且该二级匀流腔设置在基座上方，其底壁32与基座5相对，从而底壁32上的多个出气口321与置于基座5上的晶片表面不同位置之间的距离一致，从而可以使流经晶片不同位置的气体流量和流速一致，进而可以提高工艺气体作用于晶片表面的均匀性，从而可以提高产品良率。

下面对一级匀流腔和二级匀流腔的具体结构进行详细描述。具体地，二级匀流腔3包括上盖31、匀流环21和匀流板32，其中，上盖31和匀流板32分别设置在匀流环21的顶部和底部，上盖31、匀流环21和匀流板32构成二级匀流腔3。匀流环21与加热腔室1的侧壁10构成一级匀流腔2，且在该匀流环21中设置有多个进气口211，多个进气口211沿匀流环21的周向均匀分布，用以自二级匀流腔2的四周向二级匀流腔2内输送工艺气体。匀流板32用作二级匀流腔2的底壁。而且，在加热腔室1的侧壁10中设置有进气孔11，用以朝向一级匀流腔2内输送工艺气体。

工艺气体经由进气孔11进入一级匀流腔2内，然后经由匀流环21上的各个进气口211进入二级匀流腔3内，再经由匀流板32上的各个出气口321进入加热腔室1内，并竖直向下朝向基座5流动，工艺气体的流动方向如图1中的箭头所示。由此，由于底壁32上的多个出气口321与置于基座5上的晶片表面不同位置之间的距离一致，这可以使流经晶片不同位置的气体流量和流速一致，从而可以提高工艺气体作用于晶片表面的均匀性，进而可以提高产品良率。

在本实施例中，匀流环21的安装方式具体为：如图2所示，在匀流环21的顶部设置有环形凸台212，该环形凸台212自匀流环21的外周壁水平凸出。并且，环形凸台212叠置在加热腔室1的侧壁10的顶面上，且与加热腔室1的侧壁10固定连接，例如使用螺钉固定连接，从而实现匀流环21的安装。

而且，可选的，在加热腔室1的侧壁顶面设置有第一台阶部，匀流环21的下表面叠置在该第一台阶部的下表面102，匀流环21的外周壁与该第一台阶部的侧面101相对、且间隔设置。匀流环21的外周壁、环形凸台212的下表面、第一台阶部的侧面101和下表面102构成一级匀流腔2。当然，一级匀流腔2的形成方式并不局限于此，在实际应用中，还可以通过采用不同结构的匀流环21和/或不同结构的加热腔室1的侧壁10，在匀流环21与侧壁10之间形成封闭的环形腔室，即用作一级匀流腔2。

进一步的，在上述第一台阶部的下表面102设置有第二台阶部，匀流板32的下表面叠置在该第二台阶部的下表面，从而实现匀流板32的安装。

优选的，加热腔室还包括预热装置，用于加热二级匀流腔3。通过在通入工艺气体之前使用预热装置加热二级匀流腔3，较高温度的上盖31和匀流板32能够对进入二级匀流腔3中的工艺气体进行加热，使工艺气体在进入加热腔室1内之前能够具有较高的温度，从而可以减少工艺气体对晶片温度均匀性的影响，从而可以提高工艺稳定性和产品良率。

在本实施例中，加热腔室包括用于对晶片进行加热的加热装置，该加热装置采用热辐射的方式加热晶片。同时，该加热装置还用作上述预设装置，用于在加热晶片之前，对二级匀流腔3进行加热。具体地，加热装置包括加热灯泡4，其设置在上盖31的上方。而且，上盖31和匀流板32均采用诸如石英等的透明材料制作，使得加热灯泡4能够透过上盖31朝向二级匀流腔3辐射热量，从而实现对二级匀流腔3的预热。在加热晶片时，加热灯泡4透过匀流板32朝向基座5辐射热量。

需要说明的是，在本实施例中，加热装置采用加热灯泡4加热晶片，但是本发明并不局限于此，在实际应用中，还可以通过在基座5中设置加热器，用以采用热传导的方式加热晶片，或者同时采用上述加热灯泡4和设置在基座5中的加热器加热晶片。而且，在加热晶片之前，可以采用上述加热器或者同时采用加热灯泡4和加热器对二级匀流腔3进行预热。

还需要说明的是，在本实施例中，是将加热装置用作预热装置，但是本发明并不局限于此，在实际应用中，还可以单独设置预热装置，专门用于预热二级匀流腔3，具体地，如图3所示，预热装置包括加热板，该加热板用作上盖31。而且，在加热板(即，上盖31)中设置有加热元件(图中未示出)，用以产生热量，该热量通过加热板传递至匀流板32，最终实现对进入二级匀流腔3中的工艺气体进行加热。在这种情况下，上盖31和匀流板32不限于采用透明材料或者非透明材料制作。而且，该加热腔室只能使用基座5中的加热器加热晶片。

作为另一个技术方案，本发明还提供一种半导体加工设备，其包括加热腔室，用于去除晶片表面上的附着物，该加热腔室采用了本发明提供的上述加热腔室。

本发明实施例提供的半导体加工设备，其通过采用本发明实施例提供的上述加热腔室，可以使流经晶片不同位置的气体流量和流速一致，从而可以提高工艺气体作用于晶片表面的均匀性，进而可以提高产品良率。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种加热腔室，包括用于承载晶片的基座，以及进气机构，其特征在于，所述进气机构包括一级匀流腔和二级匀流腔，其中，

所述二级匀流腔设置在所述基座的上方，且在所述二级匀流腔的底壁上均匀分布有多个出气口，用以朝向所述基座输送工艺气体；

所述一级匀流腔环绕设置在所述二级匀流腔的外周，且与所述二级匀流腔相连通，用以朝向所述二级匀流腔输送所述工艺气体。

2.根据权利要求1所述的加热腔室，其特征在于，所述二级匀流腔包括上盖、匀流环和匀流板，其中，

所述上盖和匀流板分别设置在所述匀流环的顶部和底部，所述上盖、匀流环和匀流板构成所述二级匀流腔；

所述匀流环与所述加热腔室的侧壁构成所述一级匀流腔，且在所述匀流环中设置有多个进气口，所述多个进气口沿所述匀流环的周向均匀分布，用以向所述二级匀流腔输送所述工艺气体；

所述匀流板用作所述二级匀流腔的底壁。

3.根据权利要求2所述的加热腔室，其特征在于，在所述匀流环的顶部设置有环形凸台，所述环形凸台自所述匀流环的外周壁水平凸出；

所述环形凸台叠置在所述加热腔室的侧壁顶面上，且与所述加热腔室的侧壁固定连接。

4.根据权利要求3所述的加热腔室，其特征在于，在所述加热腔室的侧壁顶面设置有第一台阶部，所述匀流环的下表面叠置在所述第一台阶部的下表面，所述匀流环的外周壁与所述第一台阶部的侧面相对、且间隔设置；

所述匀流环的外周壁、所述环形凸台的下表面、所述第一台阶部的侧面和下表面构成所述一级匀流腔。

5.根据权利要求2所述的加热腔室，其特征在于，在所述第一台阶部的下表面设置有第二台阶部，所述匀流板的下表面叠置在所述第二台阶部的下表面。

6.根据权利要求1所述的加热腔室，其特征在于，在所述加热腔室的侧壁中设置有进气孔，用以朝向所述一级匀流腔内输送所述工艺气体。

7.根据权利要求1所述的加热腔室，其特征在于，所述加热腔室还包括预热装置，用于加热所述二级匀流腔。

8.根据权利要求7所述的加热腔室，其特征在于，所述预热装置包括加热板，所述加热板用作所述上盖；

在所述加热板中设置有加热元件，用以产生热量。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的加热腔室，其特征在于，还包括用于对所述晶片进行加热的加热装置。

10.一种半导体加工设备，其包括加热腔室，用于去除晶片表面上的附着物，其特征在于，所述加热腔室采用权利要求1-9任意一项所述的加热腔室。