CN115896744A - 半导体工艺设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开一种半导体工艺设备，所公开的半导体工艺设备包括第一腔室(100)、第二腔室(200)和第三腔室(300)，其中，所述第一腔室(100)和所述第二腔室(200)对接且连通设置；第三腔室(300)环绕所述第二腔室(200)设置，且二者之间形成第一空腔(A)，所述第三腔室(300)开设有控温流体进口(310)和控温流体出口(320)，所述第一空腔(A)用于控温流体流动以调节所述第二腔室(200)的温度。上述方案能够解决半导体工艺设备中由于带状加热器较难完全贴附在腔室外露的部分，从而导致腔室的局部出现冷点而导致保温效果不理想的问题。
Description
技术领域
本申请涉及半导体加工工艺技术领域，尤其涉及一种半导体工艺设备。
背景技术
半导体工艺设备的温度控制对于晶片等待加工件的加工工艺有着较大的影响，为了保证工艺产品的性能，对设备的温度稳定性、保温效果提出了更高的要求。以立式热处理设备为例，由于腔室底部外露于外界环境，会与外界环境容易出现热交换，从而导致腔室的外露的部分出现冷点(冷点为工艺腔室的温度最低的部位)，而冷点会对多种工艺过程造成不良影响。例如：LPCVD中的SiN工艺，副产物会在冷点附着，从而造成产品颗粒超标；水蒸气的Anneal工艺，水蒸气在腔室的外露的部分出现冷凝，从而导致腔室内的压力发生波动，甚至与其他腐蚀性气体共同作用产生腐蚀。
相关技术中，对腔室的外露的部分贴设有带状加热器，从而保证腔室的外露的部分的温度而实现保温效果，进而避免冷点对半导体工艺设备的工艺过程造成不良影响，但由于腔室的外露部分的形状不规则，因此带状加热器较难完全贴附腔室外露的部分，且包裹性较差，从而导致对半导体工艺设备的腔室外露部分的保温不理想。
发明内容
本申请公开一种半导体工艺设备，以解决相关技术中由于带状加热器较难完全贴附在腔室外露的部分，从而导致腔室的局部出现冷点而导致保温效果不理想的问题。
为解决上述问题，本申请采用下述技术方案：
本申请公开一种半导体工艺设备，包括第一腔室、第二腔室和第三腔室，其中：
所述第一腔室和所述第二腔室对接且连通设置；第三腔室环绕所述第二腔室设置，且二者之间形成第一空腔，所述第三腔室开设有控温流体进口和控温流体出口，所述第一空腔用于控温流体流动以调节所述第二腔室的温度。
本申请采用的技术方案能够达到以下有益效果：
本申请实施例公开的半导体工艺设备通过对相关技术中的半导体工艺设备进行改造，使得所公开的半导体工艺设备包括第三腔室，第三腔室环绕第二腔室设置，且二者之间形成第一空腔，同时，第三腔室开设有控温流体进口和控温流体出口，控温流体从控温流体进口进入第一空腔，控温流体将自身的热量传递至第二腔室中，然后，控温流体再从控温流体出口流出，从而使得第一空腔中的控温流体的温度始终保持不变。同时，第三腔室不需要贴设在第二腔室的表面，且第三腔室能够将第二腔室环绕，控温流体在两者形成的第一空腔进行流动，控温流体能够与第二腔室接触，而且不会受第二腔室的外部形状的影响，从而使得控温流体的热量能够传递至第二腔室，进而避免第二腔室出现冷点，同时第一腔室至少部分位于加热空间内，从而使得第一腔室和第二腔室的连接处也较难出现冷点，从而避免晶片等待加工件的加工工艺中出现冷凝的副产品，从而保证容纳空间的温度能够满足晶片等待加工件的加工工艺的温度需求。本申请在保证半导体工艺设备的工艺效果的同时，还能为第一腔室和第二腔室提供良好的保温效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或背景技术中的技术方案，下面将对实施例或背景技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例公开的半导体工艺设备在第一种角度下的局部剖视图；
图2是本申请实施例公开的半导体工艺设备在第二种角度下的局部剖视图。
附图标记说明：
100-第一腔室、110-第一法兰、120-压环、
200-第二腔室、210-端口、220-第二法兰、221-密封圈、
300-第三腔室、310-控温流体进口、320-控温流体出口、
400-流体输送装置、410-流量控制模组、420-输出管、
500-加热器、
600-密封门、
710-流体加热装置、720-温度传感器、
800-隔热层、
900-压力检测模组、910-测压管道、
A-第一空腔、
B-间隙、
C-第二空腔。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
以下结合附图，详细说明本申请各个实施例公开的技术方案。
请参考图1和图2，本申请实施例公开一种半导体工艺设备，所公开的半导体工艺设备包括第一腔室100、第二腔室200和第三腔室300。
第一腔室100和第二腔室200均能够为晶片等待加工件的加工提供加工场所，具体地，第一腔室100和第二腔室200对接且连通设置，晶片等待加工件能够位于第一腔室100和第二腔室200形成的容纳空间内，其中，半导体工艺设备包括加热器500，第一腔室100至少部分位于加热器500的加热空间中，从而使得加热器500能够对第一腔室100进行加热，进而保证第一腔室100能够形成晶片等待加工件的加工工艺所需的温度环境。
同时，第三腔室300环绕第二腔室200设置，且二者之间形成第一空腔A，第三腔室300开设有控温流体进口310和控温流体出口320，其中，控温流体进口310和控温流体出口320均与第一空腔A连通，第一空腔A用于控温流体流动以调节第二腔室200的温度，具体地，控温流体通过控温流体进口310进入至第一空腔A中，控温流体能够将热量传递至第二腔室200，从而使得第二腔室200的内部空间的温度上升，然后，传递完热量的控温流体从控温流体出口320流出。上述结构使得控温流体能够在第一空腔A中流动，从而避免控温流体传递热量后囤积在第一空腔A中，进而避免降温后的控温流体再吸取第二腔室200的热量，进而保证第二腔室200较难出现冷点，进而保证第二腔室200也能够形成晶片等待加工件的加工工艺所需的温度环境。
在半导体工艺设备的工作过程中，晶片等待加工件位于第一腔室100和第二腔室200形成的容纳空间内，由于第一腔室100至少部分位于加热器500的加热空间中，加热器500对第一腔室100进行加热，热量通过第一腔室100的内壁传递至第一腔室100的内部空间，从而保证第一腔室100能够形成晶片等待加工件的加工工艺所需的温度环境，同时，控温流体通过控温流体进口310进入第一空腔A，控温流体将热量传递至第二腔室200，从而使得第二腔室200也形成对晶片等待加工件的加工工艺所需的温度环境，因此，容纳空间是由第一腔室100的内部空间和第二腔室200的内部空间组成，从而使得容纳空间能够形成晶片等待加工件的加工工艺所需的环境温度，而且，第一腔室100至少部分位于加热空间中，第二腔室200被第三腔室300环绕，而且控温流体会充分与第二腔室200接触，不会受第二腔室200的外部形状的限制，从而使得第一腔室100和第二腔室200较难与外界环境形成热交换，进而使得第一腔室100和第二腔室200较难出现冷点。
本申请实施例公开的半导体工艺设备通过对相关技术中的半导体工艺设备进行改造，使得所公开的半导体工艺设备包括第三腔室300，第三腔室300环绕第二腔室200设置，且二者之间形成第一空腔A，同时，第三腔室300开设有控温流体进口310和控温流体出口320，控温流体从控温流体进口310进入第一空腔A，控温流体将自身的热量传递至第二腔室200中，然后，控温流体再从控温流体出口320流出，从而使得第一空腔A中的控温流体的温度始终保持不变。同时，第三腔室300不需要贴设在第二腔室200的表面，且第三腔室300能够将第二腔室200环绕，控温流体在两者形成的第一空腔A进行流动，控温流体能够与第二腔室200接触，而且不会受第二腔室200的外部形状的影响，从而使得控温流体的热量能够传递至第二腔室200，进而避免第二腔室200出现冷点，同时第一腔室100至少部分位于加热空间内，从而使得第一腔室100和第二腔室200的连接处也较难出现冷点，从而避免晶片等待加工件的加工工艺中出现冷凝的副产品，从而保证容纳空间的温度能够满足晶片等待加工件的加工工艺的温度需求，进而使得本申请在保证半导体工艺设备的工艺效果的同时，还能为第一腔室100和第二腔室200提供良好的保温效果。
在本申请实施例中，半导体工艺设备还可以包括密封门600，具体地，第二腔室200远离第一腔室100的一端可以开设有端口210，其中，端口210可以与第二腔室200连通，密封门600可以设于第二腔室200上用以开闭端口210，当密封门600与端口210处于打开状态时，晶片等待加工件可以穿过端口210而放置在容纳空间中；当密封门600与端口210处于关闭状态时，密封门600能够防止第二腔室200的热量不会散失，从而保证第二腔室200内的温度满足晶片等待加工件的加工工艺的温度需求。
第三腔室300可以开设有避让孔，密封门600可以位于避让孔的边缘围绕的空间中，并且，半导体工艺设备还可以包括驱动机构，驱动机构与密封门600可以相连，驱动机构能够驱动密封门600靠近或者远离第二腔室200，从而实现密封门600的自动开闭第二腔室200，而且密封门600也可以承载晶片等待加工件，从而使得晶片等待加工件能够进入容纳空间。
在本申请实施例中，为了方便调节控温流体的流量，在一种可选的方案中，半导体工艺设备还可以包括流体输送装置400，具体地，流体输送装置400可以包括流量控制模组410和输出管420，流量控制模组410可以为手动阀、电磁阀和流量控制阀等，对此本申请不作限制。流量控制模组410可以设置于输出管420上，输出管420可以与控温流体进口310相连输出管420与第一空腔A连通，流量控制模组410能够控制输出管420的开启状态和关闭状态，从而使得流量控制模组410能够间接控制控温流体能否流动至第一空腔A中。
在流体输送装置400的使用过程中，由于不同的晶片等待加工件的加工工艺所需的环境温度不同，半导体工艺设备需要调整温度来适配晶片等待加工件的加工工艺，具体地，流量控制模组410调整控温流体进入第一空腔A的流量，通过在第一空腔A中不同的控温流体量下，工作人员检测第二腔室200的温度变化，从而可以确定改善第二腔室200的温度均匀性的气体流量，进而能够适配不同的晶片等待加工件的加工工艺。
在进一步的技术方案中，半导体加工设备还可以包括流体加热装置710，具体地，流体加热装置710可以与流体输送装置400相连，流体加热装置710可以用于调节控温流体的温度，其中，流体加热装置710将控温流体加热，然后，流体加热装置710将加热后的控温流体传递至流体输送装置400，从而使得控温流体在进入第一空腔A之前，控温流体的温度能够满足第二腔室200的需求。
在本申请实施例中，为了实现半导体工艺设备能够更精确地调控容纳空间内的温度，在一种可选的方案中，半导体工艺设备还可以包括温度传感器720和第一控制器，具体地，密封门600可以与避让孔的内壁之间形成间隙B，温度传感器720设置在端口210所在的端面上，且位于间隙B中，温度传感器720用于检测第二腔室200的实际温度，从而有利于工作人员观察记录。
在具体的检测过程中，温度传感器720用于检测端口210所在端面的实际温度，即间隙B处的实际温度。由于该间隙B外露，因此间隙B处的实际温度是第二腔室200的最低温度。从而保证第二腔室200的最低温度高于晶片等待加工件的加工工艺中的副产物的冷凝温度。另外，将温度传感器720安装在间隙B中，能够充分利用半导体工艺设备的装配间隙，从而有利于结构更加紧凑，也方便在检修过程中对温度传感器720的拆装。
同时，第一控制器可以用以调节控制控温流体的温度，具体地，第一控制器可以与流体加热装置710电连接，在实际温度偏离预设温度的情况下，第一控制器控制流体加热装置710以提高或者降低控温流体的温度，其中，预设温度为晶片等待加工件的加工工艺所需的温度，若温度传感器720检测的实际温度低于晶片等待加工件的加工工艺所需的温度时，则第一控制器控制流体加热装置710提高控温流体进入第一空腔A前的温度，相反，若温度传感器720检测的实际温度高于晶片等待加工件的加工工艺所需的温度时，则第一控制器控制流体加热装置710降低控温流体进入第一空腔A前的温度。
在本申请实施例中，半导体工艺设备还可以包括压力检测模组900和第二控制器，具体地，压力检测模组900可以设置于测压管道910上，测压管道910可以与第一空腔A连通，控温流体会流动至测压管道910处，从而方便压力检测模组900检测。压力检测模组900可以用于检测第一空腔A的实际压力，第二控制器与流量控制模组410电连接，其中，半导体工艺设备需要提前设定预设压力，预设压力可以为第一空腔A的安全压力的最大值，在实际压力大于预设压力的情况下，第二控制器控制流量控制模组410关闭或者使得流量控制模组410的开度减小，从而避免实际压力过大而导致晶片等待加工件的加工受到影响，进而避免造成晶片等待加工件的报废。
在半导体工艺设备工作过程中，半导体工艺设备通过压力检测模组900来实现检测第一空腔A内的实际压力，当第一腔室100与第二腔室200的连接位置出现松动时，压力检测计920可检测到第一空腔A内的实际压力出现变化，在实际压力大于预设压力的情况下，第二控制器控制流量控制模组410关闭。当然，若在第一腔室100出现微漏，且实际压力小于预设压力的情况下，则可依然继续进行工艺，以免造成晶片等待加工件的报废。需要说明的是，泄露至第二腔室200的气体也会随着控温气流排出，不会对其他器件造成影响，也不会导致安全事故。
在本申请实施例中，为了提高第一腔室100与第二腔室200相连的牢固性，在一种可选的方案中，第一腔室100可以设置有第一法兰110，第二腔室200可以设置有第二法兰220，具体地，第一法兰110和第二法兰220可以固定连接，其中，第一法兰110和第二法兰220可以通过粘接、焊接等方式实现固定连接。在一种可选的方式中，第一法兰110可以开设有多个第一通孔，第二法兰220可以开设有多个第二通孔，多个第一通孔可以与多个第二通孔一一对应相对，第一法兰110还可以包括多个螺钉和多个螺母，多个螺钉一一对应穿过多个第一通孔和多个第二通孔，并且多个螺钉与多个螺母一一对应螺纹配合。上述结构能够提高第一腔室100与第二腔室200相连的牢固性。
在进一步的技术方案中，第二法兰220上可以设置有第一容纳槽，具体地，第一容纳槽内可以设置有密封圈221，密封圈221可以弹性夹紧在第一法兰110和第二法兰220之间，且密封圈221与第一法兰110密封配合。上述结构能够提高第一腔室100第二腔室200相连的密封性，从而避免第一腔室100和第二腔室200在进行晶片等待加工件的加工工艺时出现气体泄露。
在本申请实施例中，第一法兰110的直径可以小于第二法兰220的直径，具体地，第一腔室100还可以包括压环120，压环120可以开设有第二容纳槽，第一法兰110至少部分位于第二容纳槽中，从而避免压环120与半导体工艺设备的其他部件发生干涉，同时，压环120还能够为第一法兰110提供防护，而且压环120的重力能够对第一法兰110提供压紧力，从而提高第一腔室100第二腔室200相连的密封性。压环120可以与第二法兰220抵接，压环120还开设有第一容纳槽，第三腔室300可以位于第一容纳槽内，并与第二法兰220围成第二空腔C，第二空腔C与第一空腔A连通，其中，第三腔室300的一端可以与第一容纳槽的内壁相连，第三腔室300、第二法兰220和第一容纳槽能够围成第二空腔C，从而使得控温流体可以直接将热量传递至第一腔室100和第二腔室200之间的连接位置处，从而进一步避免第一腔室100和第二腔室200的连接处出现冷点，进而进一步地提升半导体工艺设备的工艺效果。
在进一步的技术方案中，控温流体进口310可以与第二空腔C连通，控温流体出口320可以与第一空腔A连通，具体地，控温流体进口310和控温流体出口320分别位于第二腔室200相背的两侧，从而使得控温流体在第一空腔A中的流动路径加长，进而可以充分地在第一空腔A和第二空腔C中进行导热，从而使得第二腔室200、第一法兰110和第二法兰220均能得到保温效果。
在本申请实施例中，半导体工艺设备还可以包括隔热层800，具体地，隔热层800可以贴设在第三腔室300的内壁上，隔热层800具有不导热的性能，可以保证控温流体的热量只传递至第二腔室200处，而不会传递至第三腔室300的内壁上，一方面可以降低第三腔室300的外部温度，另一方面可以防止控温流体的热量流失，进而提高对第二腔室200的保温效果。
本申请上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种半导体工艺设备，其特征在于，包括第一腔室(100)、第二腔室(200)和第三腔室(300)，其中：
所述第一腔室(100)和所述第二腔室(200)对接且连通设置；第三腔室(300)环绕所述第二腔室(200)设置，且二者之间形成第一空腔(A)，所述第三腔室(300)开设有控温流体进口(310)和控温流体出口(320)，所述第一空腔(A)用于控温流体流动以调节所述第二腔室(200)的温度。
2.根据权利要求1所述的半导体工艺设备，其特征在于，所述半导体工艺设备还包括密封门(600)，所述第二腔室(200)远离所述第一腔室(100)的一端开设有端口(210)，所述端口(210)与所述第二腔室(200)连通，所述密封门(600)设于所述第二腔室(200)上用以开闭所述端口(210)，所述第三腔室(300)开设有避让孔，所述密封门(600)位于所述避让孔的边缘围绕的空间中。
3.根据权利要求2所述的半导体工艺设备，其特征在于，所述半导体工艺设备还包括流体输送装置(400)，所述流体输送装置(400)包括流量控制模组(410)和输出管(420)，所述流量控制模组(410)设置于所述输出管(420)上，所述输出管(420)与所述控温流体进口(310)相连，所述输出管(420)与所述第一空腔(A)连通。
4.根据权利要求3所述的半导体工艺设备，其特征在于，所述半导体工艺设备还包括流体加热装置(710)，所述流体加热装置(710)与所述流体输送装置(400)相连，所述流体加热装置(710)用于调节控温流体的温度。
5.根据权利要求4所述的半导体工艺设备，其特征在于，所述半导体工艺设备还包括温度传感器(720)和第一控制器；
所述密封门(600)与所述避让孔的内壁之间形成间隙(B)，所述温度传感器(720)设置在所述端口(210)所在的端面上，且位于所述间隙(B)中；
所述温度传感器(720)用于检测所述第二腔室(200)的实际温度，所述第一控制器与所述流体加热装置(710)电连接，在所述实际温度偏离预设温度的情况下，所述第一控制器控制所述流体加热装置(710)以提高或者降低控温流体的温度。
6.根据权利要求3所述的半导体工艺设备，其特征在于，所述半导体工艺设备还包括压力检测模组(900)和第二控制器，所述压力检测模组(900)设置于测压管道(910)上，所述测压管道(910)与所述第一空腔(A)连通；
所述压力检测模组(900)用于检测所述第一空腔(A)的实际压力；
所述第二控制器与所述流量控制模组(410)电连接，在所述实际压力大于预设压力的情况下，所述第二控制器控制所述流量控制模组(410)关闭或者使得所述流量控制模组(410)的开度减小。
7.根据权利要求1所述的半导体工艺设备，其特征在于，所述第一腔室(100)设置有第一法兰(110)，所述第二腔室(200)设置有第二法兰(220)，所述第一法兰(110)和所述第二法兰(220)固定连接。
8.根据权利要求7所述的半导体工艺设备，其特征在于，所述第一法兰(110)的直径小于所述第二法兰(220)的直径，所述第一腔室(100)还包括压环(120)，所述压环(120)开设有第二容纳槽，所述第一法兰(110)至少部分位于所述第二容纳槽中，所述压环(120)与所述第二法兰(220)抵接，所述压环(120)还开设有第一容纳槽，所述第三腔室(300)位于所述第一容纳槽内，并与所述第二法兰(220)围成第二空腔(C)，所述第二空腔(C)与所述第一空腔(A)连通。
9.根据权利要求8所述的半导体工艺设备，其特征在于，所述控温流体进口(310)与所述第二空腔(C)连通，所述控温流体出口(320)与所述第一空腔(A)连通，所述控温流体进口(310)和所述控温流体出口(320)分别位于所述第二腔室(200)相背的两侧。
10.根据权利要求1-9中任意一项所述的半导体工艺设备，其特征在于，所述半导体工艺设备还包括隔热层(800)，所述隔热层(800)贴设在所述第三腔室(300)的内壁上。
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