CN111763928A - 一种用于半导体镀膜设备的多通道控温装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于半导体镀膜设备的多通道控温装置，温控领域，一种用于半导体镀膜设备的多通道控温装置，通过控温叠通道层和选择导热棒的设置，当需要升温时，导热气体从下向上运行，鼓气层会贴附在定多通道板上，此时鼓气层上的部分孔被封堵，导热气体进入到本控温装置上方与半导体接触的速度变慢，从而可以有效控制本控温装置整体的升温速度，使半导体不易因升温过快而导致薄膜失败，进而有效半导体镀膜的成功率，当需要降温时，导热气体向下运动，使鼓气层向下鼓起直至被选择导热棒刺破，导热气体直接与选择导热棒接触进行热量向下的传递，从而显著提高降温冷却的速度，降低降温所需时间，进而有效提高相同时间内半导体镀膜的效率。

Description

一种用于半导体镀膜设备的多通道控温装置

技术领域

本发明涉及温控领域，更具体地说，涉及一种用于半导体镀膜设备的多通道控温装置。

背景技术

半导体设备在进行沉积反应时往往需要使晶圆及腔室加热或维持在沉积反应所需要的温度，所以加热盘必需具备加热结构以满足给晶圆预热的目的。为了解决工艺过程中加热盘温升过快降温慢的问题，由冷却控温系统来控制热盘温度，保证加热盘的温度在工艺过程中稳定。为了更好的控制半导体的温度，我们需要将半导体的温度传递到加热盘上，通过控制加热盘的温度来控制半导体表面的温度。但半导体薄膜沉积反应多是在真空条件下进行，真空条件热传导主要靠辐射，热传导效率低，热量会在半导体表面聚集。为了更好的将半导体上的热量传递到加热盘上，加热盘与半导体间需要通入一层导热介质，以便加热盘与半导体间快速的进行热交换，同时能更好的改善半导体温度的均匀性。

半导体薄膜沉积设备，在沉积过程中还会有等离子体参与沉积反应，因等离子体能量的释放以及化学气体间反应的能量释放，加热盘及晶圆的温度会随着射频及工艺时间的增加温度会不断的上升；如果在进行相同温度下的工艺，需要等待加热盘降到相同的温度后才能进行，这样会耗费大量的时间，设备的产能相对比较低。如果晶圆和加热盘的温度升温过快，晶圆和加热盘的温度会超出薄膜所需承受的温度，致使薄膜失败。

发明内容

1．要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于半导体镀膜设备的多通道控温装置，它通过控温叠通道层和选择导热棒的设置，当需要升温时，导热气体从下向上运行，鼓气层会贴附在定多通道板上，此时鼓气层上的部分孔被封堵，导热气体进入到本控温装置上方与半导体接触的速度变慢，从而可以有效控制本控温装置整体的升温速度，使半导体不易因升温过快而导致薄膜失败，进而有效半导体镀膜的成功率，当需要降温时，导热气体向下运动，使鼓气层向下鼓起直至被选择导热棒刺破，导热气体直接与选择导热棒接触进行热量向下的传递，从而显著提高降温冷却的速度，降低降温所需时间，进而有效提高相同时间内半导体镀膜的效率。

2．技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种用于半导体镀膜设备的多通道控温装置，包括相互匹配的上导热盘和下导热盘，所述上导热盘和下导热盘之间形成介质分散腔，所述下导热盘下端固定连接有多个均匀分布的陶瓷棒，所述上导热盘内端开凿有多个与陶瓷棒相匹配的安装孔，所述上导热盘下端固定连接有外散气通道，所述下导热盘下端固定连接有与外散气通道上端部相匹配的内散气通道，所述内散气通道外端开凿有多个通气孔，所述通气孔与介质分散腔相通，所述上导热盘和下导热盘上均开凿有多个相互对应的散气温控孔，所述下导热盘上的散气温控孔内部固定连接有承载架，所述承载架上端固定连接有选择导热棒，所述上导热盘上的散气温控孔内部固定连接有控温叠通道层，所述控温叠通道层与选择导热棒相互不接触，通过控温叠通道层和选择导热棒的设置，当需要升温时，导热气体从下向上运行，鼓气层会贴附在定多通道板上，此时鼓气层上的部分孔被封堵，导热气体进入到本控温装置上方与半导体接触的速度变慢，从而可以有效控制本控温装置整体的升温速度，使半导体不易因升温过快而导致薄膜失败，进而有效半导体镀膜的成功率，当需要降温时，导热气体向下运动，使鼓气层向下鼓起直至被选择导热棒刺破，导热气体直接与选择导热棒接触进行热量向下的传递，从而显著提高降温冷却的速度，降低降温所需时间，进而有效提高相同时间内半导体镀膜的效率。

进一步的，所述承载架为Y形的硬质结构，且Y形的三边长度相通，所述选择导热棒连接在Y形三边的连接处，承载架用于承载选择导热棒，同时其Y形又不易对下导热盘上散气温控孔的通透性造成影响。

进一步的，所述控温叠通道层包括与上导热盘上散气温控孔内壁中心处固定连接的定多通道板以及贴附固定在定多通道板下方的鼓气层，且二者为一体结构，当需要对本控温装置上方的半导体进行升温处理时，导热气体从下向上运行，此时在气体作用下，鼓气层会贴附在定多通道板上，此时鼓气层上的部分孔被封堵，导热气体进入到本装置上方与半导体接触的速度变慢，从而可以有效控制本控温装置整体的升温速度，进而有效保护半导体不易因升温过快而导致薄膜失败，进而有效半导体镀膜的成功率，在需要进行降温处理时，半导体附近的导热气体向下运动，此时对鼓气层产生冲击作用，使其向下鼓起直至与选择导热棒接触并被选择导热棒刺破，导热气体直接与选择导热棒接触进行热量向下的散发，从而显著提高降温冷却的速度，降低降温所需时间，进而有效提高相同时间内半导体镀膜的效率。

进一步的，所述定多通道板为硬质多孔结构，使其在导热气体的作用下不易发生形变，所述鼓气层为实心弹性结构，便于其在导热气体作用下发生形变。

进一步的，所述选择导热棒包括与承载架固定连接的导热杆、连接在导热杆上端的导热片以及多个均匀连接在导热片上端的内嵌刺棒。

进一步的，所述导热片为多孔结构，使得内嵌刺棒不易对导热气体进过上导热盘上的散气温控孔时造成阻碍作用，且导热杆、导热片和内嵌刺棒均为导热结构制成，使得选择导热棒具有良好的散热性，相较于气体其导热效果更快，从而便于加快降温冷却的速度。

进一步的，所述内嵌刺棒包括与导热片固定连接的内嵌撑杆、包裹在内嵌撑杆端部的包裹层以及连接在包裹层上端的刺头。

进一步的，所述包裹层表面为圆润无棱角的结构，使得内嵌刺棒扎进鼓气层内后失去气体冲击的支撑时，鼓气层恢复形变时，便于其与包裹层分离，所述刺头为硬质锥状结构，便于刺破鼓气层，从而使得内嵌刺棒延伸至鼓气层和定多通道板之间。

3．有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

（1）本方案通过控温叠通道层和选择导热棒的设置，当需要升温时，导热气体从下向上运行，鼓气层会贴附在定多通道板上，此时鼓气层上的部分孔被封堵，导热气体进入到本控温装置上方与半导体接触的速度变慢，从而可以有效控制本控温装置整体的升温速度，使半导体不易因升温过快而导致薄膜失败，进而有效半导体镀膜的成功率，当需要降温时，导热气体向下运动，使鼓气层向下鼓起直至被选择导热棒刺破，导热气体直接与选择导热棒接触进行热量向下的传递，从而显著提高降温冷却的速度，降低降温所需时间，进而有效提高相同时间内半导体镀膜的效率。

（2）承载架为Y形的硬质结构，且Y形的三边长度相通，选择导热棒连接在Y形三边的连接处，承载架用于承载选择导热棒，同时其Y形又不易对下导热盘上散气温控孔的通透性造成影响。

（3）控温叠通道层包括与上导热盘上散气温控孔内壁中心处固定连接的定多通道板以及贴附固定在定多通道板下方的鼓气层，且二者为一体结构，当需要对本控温装置上方的半导体进行升温处理时，导热气体从下向上运行，此时在气体作用下，鼓气层会贴附在定多通道板上，此时鼓气层上的部分孔被封堵，导热气体进入到本装置上方与半导体接触的速度变慢，从而可以有效控制本控温装置整体的升温速度，进而有效保护半导体不易因升温过快而导致薄膜失败，进而有效半导体镀膜的成功率，在需要进行降温处理时，半导体附近的导热气体向下运动，此时对鼓气层产生冲击作用，使其向下鼓起直至与选择导热棒接触并被选择导热棒刺破，导热气体直接与选择导热棒接触进行热量向下的散发，从而显著提高降温冷却的速度，降低降温所需时间，进而有效提高相同时间内半导体镀膜的效率。

（4）定多通道板为硬质多孔结构，使其在导热气体的作用下不易发生形变，鼓气层为实心弹性结构，便于其在导热气体作用下发生形变。

（5）选择导热棒包括与承载架固定连接的导热杆、连接在导热杆上端的导热片以及多个均匀连接在导热片上端的内嵌刺棒。

（6）导热片为多孔结构，使得内嵌刺棒不易对导热气体进过上导热盘上的散气温控孔时造成阻碍作用，且导热杆、导热片和内嵌刺棒均为导热结构制成，使得选择导热棒具有良好的散热性，相较于气体其导热效果更快，从而便于加快降温冷却的速度。

（7）内嵌刺棒包括与导热片固定连接的内嵌撑杆、包裹在内嵌撑杆端部的包裹层以及连接在包裹层上端的刺头。

（8）包裹层表面为圆润无棱角的结构，使得内嵌刺棒扎进鼓气层内后失去气体冲击的支撑时，鼓气层恢复形变时，便于其与包裹层分离，刺头为硬质锥状结构，便于刺破鼓气层，从而使得内嵌刺棒延伸至鼓气层和定多通道板之间。

附图说明

图1为本发明的爆炸结构示意图；

图2为本发明的立体的结构示意图；

图3为本发明的正面的结构示意图；

图4为本发明的承载架的结构示意图；

图5为本发明的选择导热棒的结构示意图；

图6为本发明的内嵌刺棒的结构示意图；

图7为本发明的控温叠通道层鼓起时的结构示意图；

图8为本发明的控温叠通道层在升温和降温不同情况下的结构示意图。

图中标号说明：

11上导热盘、12下导热盘、21安装孔、22陶瓷棒、31内散气通道、32外散气通道、4散气温控孔、5控温叠通道层、51定多通道板、52鼓气层、6选择导热棒、61导热杆、62导热片、63内嵌刺棒、631内嵌撑杆、632包裹层、633刺头、7承载架。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例；而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1-2，一种用于半导体镀膜设备的多通道控温装置，包括相互匹配的上导热盘11和下导热盘12，上导热盘11和下导热盘12之间形成介质分散腔，下导热盘12下端固定连接有多个均匀分布的陶瓷棒22，上导热盘11内端开凿有多个与陶瓷棒22相匹配的安装孔21，上导热盘11下端固定连接有外散气通道32，下导热盘12下端固定连接有与外散气通道32上端部相匹配的内散气通道31，内散气通道31外端开凿有多个通气孔，通气孔与介质分散腔相通，上导热盘11和下导热盘12上均开凿有多个相互对应的散气温控孔4。

请参阅图3，下导热盘12上的散气温控孔4内部固定连接有承载架7，承载架7上端固定连接有选择导热棒6，上导热盘11上的散气温控孔4内部固定连接有控温叠通道层5，控温叠通道层5与选择导热棒6相互不接触，请参阅图4，承载架7为Y形的硬质结构，且Y形的三边长度相通，选择导热棒6连接在Y形三边的连接处，承载架7用于承载选择导热棒6，同时其Y形又不易对下导热盘12上散气温控孔4的通透性造成影响。

请参阅图5，选择导热棒6包括与承载架7固定连接的导热杆61、连接在导热杆61上端的导热片62以及多个均匀连接在导热片62上端的内嵌刺棒63，导热片62为多孔结构，使得内嵌刺棒63不易对导热气体进过上导热盘11上的散气温控孔4时造成阻碍作用，且导热杆61、导热片62和内嵌刺棒63均为导热结构制成，使得选择导热棒6具有良好的散热性，相较于气体其导热效果更快，从而便于加快降温冷却的速度，请参阅图6，内嵌刺棒63包括与导热片62固定连接的内嵌撑杆631、包裹在内嵌撑杆631端部的包裹层632以及连接在包裹层632上端的刺头633，包裹层632表面为圆润无棱角的结构，使得内嵌刺棒63扎进鼓气层52内后失去气体冲击的支撑时，鼓气层52恢复形变时，便于其与包裹层632分离，刺头633为硬质锥状结构，便于刺破鼓气层52，从而使得内嵌刺棒63延伸至鼓气层52和定多通道板51之间。

请参阅图7，控温叠通道层5包括与上导热盘11上散气温控孔4内壁中心处固定连接的定多通道板51以及贴附固定在定多通道板51下方的鼓气层52，且二者为一体结构，定多通道板51为硬质多孔结构，使其在导热气体的作用下不易发生形变，鼓气层52为实心弹性结构，便于其在导热气体作用下发生形变。

请参阅图8，当需要对本控温装置上方的半导体进行升温处理时，导热气体从下向上运行，此时在气体作用下，鼓气层52会贴附在定多通道板51上，此时鼓气层52上的部分孔被封堵，导热气体进入到本装置上方与半导体接触的速度变慢，从而可以有效控制本控温装置整体的升温速度，进而有效保护半导体不易因升温过快而导致薄膜失败，进而有效半导体镀膜的成功率，在需要进行降温处理时，半导体附近的导热气体向下运动，此时对鼓气层52产生冲击作用，使其向下鼓起直至与选择导热棒6接触并被选择导热棒6刺破，导热气体直接与选择导热棒6接触进行热量向下的散发，从而显著提高降温冷却的速度，降低降温所需时间，进而有效提高相同时间内半导体镀膜的效率。

通过控温叠通道层5和选择导热棒6的设置，当需要升温时，导热气体从下向上运行，鼓气层52会贴附在定多通道板51上，此时鼓气层52上的部分孔被封堵，导热气体进入到本控温装置上方与半导体接触的速度变慢，从而可以有效控制本控温装置整体的升温速度，使半导体不易因升温过快而导致薄膜失败，进而有效半导体镀膜的成功率，当需要降温时，导热气体向下运动，使鼓气层52向下鼓起直至被选择导热棒6刺破，导热气体直接与选择导热棒6接触进行热量向下的传递，从而显著提高降温冷却的速度，降低降温所需时间，进而有效提高相同时间内半导体镀膜的效率。

以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于半导体镀膜设备的多通道控温装置，包括相互匹配的上导热盘（11）和下导热盘（12），所述上导热盘（11）和下导热盘（12）之间形成介质分散腔，所述下导热盘（12）下端固定连接有多个均匀分布的陶瓷棒（22），所述上导热盘（11）内端开凿有多个与陶瓷棒（22）相匹配的安装孔（21），所述上导热盘（11）下端固定连接有外散气通道（32），所述下导热盘（12）下端固定连接有与外散气通道（32）上端部相匹配的内散气通道（31），所述内散气通道（31）外端开凿有多个通气孔，所述通气孔与介质分散腔相通，其特征在于：所述上导热盘（11）和下导热盘（12）上均开凿有多个相互对应的散气温控孔（4），所述下导热盘（12）上的散气温控孔（4）内部固定连接有承载架（7），所述承载架（7）上端固定连接有选择导热棒（6），所述上导热盘（11）上的散气温控孔（4）内部固定连接有控温叠通道层（5），所述控温叠通道层（5）与选择导热棒（6）相互不接触。

2.根据权利要求1所述的一种用于半导体镀膜设备的多通道控温装置，其特征在于：所述承载架（7）为Y形的硬质结构，且Y形的三边长度相通，所述选择导热棒（6）连接在Y形三边的连接处。

3.根据权利要求1所述的一种用于半导体镀膜设备的多通道控温装置，其特征在于：所述控温叠通道层（5）包括与上导热盘（11）上散气温控孔（4）内壁中心处固定连接的定多通道板（51）以及贴附固定在定多通道板（51）下方的鼓气层（52），且二者为一体结构。

4.根据权利要求3所述的一种用于半导体镀膜设备的多通道控温装置，其特征在于：所述定多通道板（51）为硬质多孔结构，所述鼓气层（52）为实心弹性结构。

5.根据权利要求1所述的一种用于半导体镀膜设备的多通道控温装置，其特征在于：所述选择导热棒（6）包括与承载架（7）固定连接的导热杆（61）、连接在导热杆（61）上端的导热片（62）以及多个均匀连接在导热片（62）上端的内嵌刺棒（63）。

6.根据权利要求5所述的一种用于半导体镀膜设备的多通道控温装置，其特征在于：所述导热片（62）为多孔结构，且导热杆（61）、导热片（62）和内嵌刺棒（63）均为导热结构制成。

7.根据权利要求6所述的一种用于半导体镀膜设备的多通道控温装置，其特征在于：所述内嵌刺棒（63）包括与导热片（62）固定连接的内嵌撑杆（631）、包裹在内嵌撑杆（631）端部的包裹层（632）以及连接在包裹层（632）上端的刺头（633）。

8.根据权利要求7所述的一种用于半导体镀膜设备的多通道控温装置，其特征在于：所述包裹层（632）表面为圆润无棱角的结构，所述刺头（633）为硬质锥状结构。

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