CN116437507B - 一种半导体用加热设备、半导体镀膜设备以及加热方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种半导体用加热设备、半导体镀膜设备以及加热方法，该半导体用加热设备包括加热室、第一加热件以及第二加热件，加热室内形成工作腔，第一加热件套设于加热室的外壁，且第一加热件呈带状，呈首尾相接绕设于加热室外壁；第二加热件设置于加热室的一端，第二加热件与第一加热件相邻设置；其中，第一加热件包括：第一导热层，包裹设置于加热室外壁；第二导热层，与第一导热层层叠设置；加热丝，夹设于第一导热层和第二导热层之间。本申请的半导体用加热设备通过第一加热件和第二加热件对加热室进行加热，提高加热室内的温度均匀性的同时，做到紧靠加热室，以最短距离进行加热，减少热量损失，提高加热效率。
Description
技术领域
本申请属于半导体加工技术领域，特别是涉及一种半导体用加热设备、半导体镀膜设备以及加热方法。
背景技术
半导体加工技术领域通常需要对晶圆进行处理，常用技术包括：物理气相沉积（Physical Vapor Deposition，PVD）、化学气相沉积(Chemical vapor deposition，CVD)、等离子体增强化学气相沉积(Plasma enhanced chemical vapor deposition，PECVD)、原子层沉积(Atomic layer deposition，ALD)、等离子体增强原子层沉积(Plasma enhancedatomic layer deposition，PEALD)、脉冲沉积层(Pulse deposition layer，PDL)、分子层沉积(Molecular layer deposition，MLD)、等离子体增强脉冲沉积层(Plasma enhancedpulsed deposition layer，PEPDL)处理、蚀刻和抗蚀剂去除等。
晶圆处理时需要先对晶圆进行加热。现有技术中用于对晶圆进行加热的设备，其加热丝距离晶圆分布较远，导致升温难，加热效率低。
发明内容
鉴于此，本申请提供一种半导体用加热设备、半导体镀膜设备以及加热方法，以解决现有技术中加热距离较远、加热效率低的问题。
为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种半导体用加热设备，该半导体用加热设备包括：加热室，所述加热室内形成工作腔；第一加热件，套设于所述加热室的外壁，且所述第一加热件呈带状，呈首尾相接绕设于所述加热室外壁；第二加热件，设置于所述加热室的一端，所述第二加热件与所述第一加热件相邻设置；其中，所述第一加热件包括：第一导热层，包裹设置于所述加热室外壁；第二导热层，与所述第一导热层层叠设置；加热丝，夹设于所述第一导热层和所述第二导热层之间。
根据本申请一实施方式，所述第一导热层的厚度范围为3 mm-15 mm；和/或所述第二导热层的厚度范围为3 mm-15 mm。
根据本申请一实施方式，所述半导体用加热设备还包括固定带，所述固定带用于将所述第一加热件箍设于所述内腔室外壁。
根据本申请一实施方式，所述第一导热层以及第二导热层为石英材质。
根据本申请一实施方式，所述第一导热层和所述第二导热层之间分布设置有多个加热区，每个所述加热区内分别独立设置有所述加热丝。
根据本申请一实施方式，所述加热室包括：内腔体，所述内腔体内部形成所述工作腔，所述第一加热件套设于所述内腔体的外壁，所述内腔体包括相对设置的第一端和第二端；第一端盖，盖设于所述内腔体的所述第一端；第二端盖，可升降设置于所述内腔体的所述第二端，用于打开或封堵所述工作腔。
根据本申请一实施方式，所述第二加热件设置于所述第一端盖。
根据本申请一实施方式，所述半导体用加热设备还包括：第三加热件，设置于所述第二端盖。
根据本申请一实施方式，所述加热室还包括支撑板，所述支撑板设置于所述第二端盖和所述内腔体之间，所述支撑板内预埋设置有第一电路，所述第一电路在所述支撑板表面形成第一电触点，所述第二端盖内预埋设置有第二电路，所述第二电路连通所述第三加热件，所述第二电路在所述第二端盖表面形成第二电触点，在所述第二端盖盖设于所述内腔体后，所述第二端盖与所述支撑板抵接，所述第一电触点和所述第二电触点接触并连通。
根据本申请一实施方式，所述半导体用加热设备还包括：反射罩，罩设于所述加热室外，所述反射罩朝向所述第二端盖一侧敞口设置；反射板，设置于所述第二端盖，且所述反射板位于所述第三加热件背向所述工作腔一侧。
根据本申请一实施方式，所述半导体用加热设备还包括真空室，所述真空室内形成真空腔，所述加热室设置于所述真空腔内。
根据本申请一实施方式，所述半导体用加热设备还包括：第一测温件，对应所述第一加热件设置；第二测温件，对应所述第二加热件设置；第三测温件，对应所述第三加热件设置。
根据本申请一实施方式，所述半导体用加热设备还包括：第一真空馈通，设置于所述真空室，且延伸至所述真空室外；第一线路，将所述第一加热件和所述第一测温件连通至所述第一真空馈通；第二真空馈通，设置于所述真空室，且延伸至所述真空室外；第二线路，将所述第二加热件和所述第二测温件连通至所述第二真空馈通；第三真空馈通，设置于所述真空室，且延伸至所述真空室外；第三线路，将所述第三加热件和所述第三测温件连通至所述第三真空馈通。
为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种半导体镀膜设备，所述半导体镀膜设备采用了以上任一所述的半导体用加热设备。
为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种加热方法，所述加热方法应用于以上任一项所述的半导体用加热设备或半导体镀膜设备，该方法将待加热件置于加热室内；控制第一加热件和第二加热件对所述加热室进行加热。
本申请的有益效果是：提供一种半导体用加热设备，该半导体用加热设备包括加热室、第一加热件以及第二加热件，加热室内形成工作腔，第一加热件套设于加热室的外壁，且第一加热件呈带状，呈首尾相接绕设于加热室外壁；第二加热件设置于加热室的一端，并且与第一加热件相邻设置；其中，第一加热件包括：第一导热层，包裹设置于加热室外壁；第二导热层，与第一导热层层叠设置；加热丝，夹设于第一导热层和第二导热层之间。本申请的半导体用加热设备通过第一加热件和第二加热件对加热室进行加热，提高加热室内温度均匀性的同时，做到紧靠加热室，以最短距离进行加热，减少热量损失，提高加热效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：
图1是本申请半导体用加热设备一实施例的结构示意图；
图2是本申请半导体用加热设备一实施例的结构示意图；
图3是图1中半导体用加热设备一实施例的局部示意图；
图4是图3中半导体用加热设备一实施例的局部示意图。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图，对本申请的具体实施方式做详细的说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。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它实施例，都属于本申请保护的范围。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
本申请一实施例提供了一种半导体用加热设备200。参阅图1，半导体用加热设备200包括加热室201、第一加热件202以及第二加热件204。加热室201内形成工作腔2011。工作腔2011用于放置待加热件。第一加热件202套设于加热室201的外壁，且第一加热件202呈带状，呈首尾相接绕设于加热室201外壁；第二加热件204设置于加热室201的一端，第二加热件204与第一加热件202相邻设置；其中，第一加热件202包括第一导热层2021、第二导热层2022以及加热丝2023，第一导热层2021包裹设置于加热室201外壁；第二导热层2022与第一导热层2021层叠设置；加热丝2023夹设于第一导热层2021和第二导热层2022之间。具体地，第一加热件202套设于加热室201的外壁，用于对工作腔2011四周进行加热。第二加热件204设置于加热室201的一端，与第一加热件202相邻设置，用于调节工作腔2011的一端的温度场。半导体用加热设备200通过第一加热件202和第二加热件204对加热室201进行加热，可以提高加热室201内的温度均匀性，提高加热效率。
结合参阅图1和图2，第一加热件202包括层叠设置的第一导热层2021和第二导热层2022，第一导热层2021和第二导热层2022之间包夹设置有加热丝2023。第一加热件202呈带状，首尾相接绕设于加热室201外。第一加热件202的形成方式便于其包裹于加热室201外壁，第一加热件202直接套设于加热室201的外壁，可以做到紧靠工作腔2011，以最短距离加热工作腔2011内的待加热件（例如基片），进行有效加热，同时减少热量损失。
加热丝2023可以根据工作腔2011内待加热件的具体情况设置成不同密度，以便做到形成多个加热区分区加热。例如加热丝2023在第一导热层2021和第二导热层2022之间可以是疏密均匀分布，也可以是上密下疏分布，可以是弯曲排布，也可以是直线排布，在此不做限定。其次，加热丝2023可以根据工作腔2011内待加热件的具体需求更换材质，工作腔2011内的温度可以是几百摄氏度到几千摄氏度，温度较高时加热丝2023可以更换成钨丝或钼丝，从而提高第一加热件202的加热极限温度。
在本实施方式中，第一导热层2021的厚度范围为3 mm-15 mm，可以是3.5 mm，4.2mm，5.6 mm，6.4 mm，7.8 mm，9.1 mm，13 mm，14.5 mm等；第二导热层2022的厚度范围为3mm-15 mm，可以是3.1 mm，4.5 mm，5.4 mm，6.8 mm，7.7 mm，9.9 mm，12.6 mm，14.9 mm等。此范围内的导热效果较佳。本实施方式中第一导热层2021和第二导热层2022总的厚度为8mm。
在本实施方式中，半导体用加热设备200还包括固定带203，固定带203用于将第一加热件202箍设于加热室201外壁。具体地，继续参阅图2，固定带203用于将第一加热件202箍设于加热室201外壁，固定带203起到紧固作用。本实施方式的半导体用加热设备200结构简单，松开固定带203后，便可以对层叠设置的第一导热层2021和第二导热层2022进行拆装，对夹层内的加热丝2023进行维护或者更换。
在本实施方式中，结合参阅图1和图2，加热室201包括内腔体2012、第一端盖2013以及第二端盖2014。内腔体2012内部形成工作腔2011，第一加热件202套设于内腔体2012的外壁，内腔体2012包括相对设置的第一端a和第二端b；第一端盖2013盖设于内腔体2012的第一端a；第二端盖2014可升降设置于内腔体2012的第二端b，用于打开或封堵工作腔2011。具体地，加热室201包括内腔体2012、第一端盖2013以及第二端盖2014，第一端盖2013和第二端盖2014相对设置，第一端盖2013固定于内腔体2012，或者第一端盖2013与内腔体2012一体成型。第二端盖2014可以根据实际情况上升或者下降，用于打开或封堵工作腔2011的第二端b。第二端盖2014的可升降设置，方便将待加热件送入工作腔2011。
在本实施方式中，第二加热件204设置于第一端盖2013。用于调节工作腔2011第一端a的温度场，提高工作腔2011的升温效率。
在本实施方式中，半导体用加热设备200还包括第三加热件205，第三加热件205设置于第二端盖2014。具体地，半导体用加热设备200包括的第三加热件205设置于加热室201的第二端盖2014。其中，第三加热件205可以跟随第二端盖2014移动，当第二端盖2014朝靠近工作腔2011的方向移动，以封堵工作腔2011的第二端b时，第三加热件205对工作腔2011的第二端b进行加热。
第二加热件204与第三加热件205的组成方式和第一加热件202相同，即第二加热件204由层叠设置的第一导热层2021和第二导热层2022组合形成，并且第一导热层2021和第二导热层2022之间包夹设置有加热丝2023；第三加热件205由层叠设置的第一导热层2021和第二导热层2022组合形成，并且第一导热层2021和第二导热层2022之间包夹设置有加热丝2023。第一加热件202、第二加热件204以及第三加热件205各自的加热丝2023根据工作腔2011内待加热件的具体情况设置成不同密度和形状，以便形成多个加热区以分区加热。第二加热件204用于调节工作腔2011第一端a的温度场，第三加热件205用于调节工作腔2011第二端b的温度场，第一加热件202用于调节工作腔2011垂直方向的温度场，由此做到加热件全方位包裹待加热件，实现精准控温，提高了温度的均匀性。
在本实施方式中，结合参阅图1、图3和图4，加热室201还包括支撑板206，支撑板206设置于第二端盖2014和内腔体2012之间，支撑板206内预埋设置有第一电路2061，第一电路2061在支撑板206表面形成第一电触点2061a，第二端盖2014内预埋设置有第二电路2062，第二电路2062连通第三加热件205，第二电路2062在第二端盖2014表面形成第二电触点2062a，在第二端盖2014盖设于内腔体2012后，第二端盖2014与支撑板206抵接，第一电触点2061a和第二电触点2062a接触并连通。
具体地，支撑板206设置于第二端盖2014和内腔体2012之间，用于与第二端盖2014抵接，此时内腔体2012达到密封状态，可以开始工作。支撑板206内预埋第一电路2061，第一电路2061在支撑板206表面形成第一电触点2061a，第二端盖2014内预埋第二电路2062，第二电路2062连通第三加热件205，第二电路2062在第二端盖2014表面形成第二电触点2062a。当第二端盖2014朝靠近内腔体2012的方向移动，以封堵内腔体2012的第二端b时，第二端盖2014与支撑板206抵接，第一电触点2061a和第二电触点2062a接触并连通，此时第二端盖2014上的第三加热件205接电开始加热。其中，支撑板206上的第一电路2061用于连接外部电源。
在本实施方式中，第一导热层2021以及第二导热层2022为石英材质。石英材质具有耐高温、绝缘性好的特点，辐射率高、发热均匀，使得半导体用加热设备200的电热转换率高，并且无污染、安装方便。
在本实施方式中，半导体用加热设备200还包括反射罩207和反射板208。反射罩207罩设于加热室201外，反射罩207朝向第二端盖2014一侧敞口设置；反射板208设置于第二端盖2014，且反射板208位于第三加热件205背向工作腔2011一侧。
具体地，加热室201的外壁设置有第一加热件202，加热室201第一端a设置有第二加热件204，第二端b设置有第三加热件205，做到全方位包裹加热室201，本实施方式的第一加热件202、第二加热件204和第三加热件205的材质为透明的石英材质，为了减少热量损失，在加热室201外罩设反射罩207，反射罩207朝向第二端盖2014一侧敞口设置；并且在第二端盖2014和第三加热件205之间设置反射板208。以此在给加热室201全方位加热的同时，提高加热效率，降低热量损失。
在本实施方式中，第一导热层2021和第二导热层2022之间分布设置有多个加热区，每个加热区内分别独立设置有加热丝2023。具体地，第一加热件202、第二加热件204和第三加热件205均由层叠设置的第一导热层2021和第二导热层2022组合形成，第一导热层2021和第二导热层2022之间分布设置有多个加热区，每个加热区内分别独立设置有加热丝2023，加热区可以根据工作腔2011内待加热件的具体情况控制温度，加热丝2023可以设置成不同密度，可以是疏密均匀分布，也可以是上密下疏分布，可以是弯曲排布，也可以是直线排布，在此不做限定。通过调节加热区的温度来对工作腔2011进行分区加热，实现精准控温，提高温度的均匀性。
在本实施方式中，半导体用加热设备200还包括真空室209，真空室209内形成真空腔210，加热室201设置于真空腔210内。具体地，半导体用加热设备200内部工作均是在真空状态下进行。
在本实施方式中，半导体用加热设备200还包括第一测温件（图中未标注）、第二测温件（图中未标注）以及第三测温件（图中未标注）。第一测温件对应第一加热件202设置；第二测温件对应第二加热件204设置；第三测温件对应第三加热件205设置。具体地，第一测温件、第二测温件以及第三测温件分别对第一加热件202、第二加热件204以及第三加热件205进行测温，实时反馈工作腔2011内各区域温度，以便第一加热件202、第二加热件204以及第三加热件205根据实际情况分区加热，调节温度均匀性。其中，第一测温件可以设置在第一加热件202上，也可以是与第一加热件202间隔一定距离设置，例如设置于工作腔2011内靠近第一加热件202的位置。同样的，第二测温件可以设置在第二加热件204上，也可以是与第二加热件204间隔一定距离设置，例如设置于工作腔2011内靠近第二加热件204的位置；第三测温件可以设置在第三加热件205上，也可以是与第三加热件205间隔一定距离设置，例如设置于工作腔2011内靠近第三加热件205的位置。
在本实施方式中，半导体用加热设备200还包括第一真空馈通211a、第二真空馈通211b以及第三真空馈通211c。第一真空馈通211a设置于真空室209，且延伸至真空室209外；第一线路2063将第一加热件202和第一测温件连通至第一真空馈通211a。第一真空馈通211a用于连接外部电源，通过第一线路2063为第一加热件202和第一测温件供电。第二真空馈通211b设置于真空室209，且延伸至真空室209外；第二线路2064将第二加热件204和第二测温件连通至第二真空馈通211b。第二真空馈通211b用于连接外部电源，通过第二线路2064为第二加热件204和第二测温件供电。第三真空馈通211c设置于真空室209，且延伸至真空室209外；第三线路2065将第三加热件205和第三测温件连通至第三真空馈通211c。第三真空馈通211c用于连接外部电源，通过第三线路2065为第三加热件205和第三测温件供电。
具体地，第一线路2063、第二线路2064以及第三线路2065分别连接第一加热件202、第二加热件204以及第三加热件205和各自对应的测温件。第一线路2063、第二线路2064以及第三线路2065再分别通过第一真空馈通211a、第二真空馈通211b以及第三真空馈通211c连接至真空室209外侧，进行温度监测，可以根据实际情况控制第一加热件202、第二加热件204以及第三加热件205进行分区加热，实现精准控温，调节温度均匀性。
为解决上述技术问题，本申请还提供一种半导体镀膜设备，半导体镀膜设备采用了以上任一实施例所述的半导体用加热设备。半导体镀膜设备采用上述任一实施例所述的半导体用加热设备，具有加热均匀、加热效率高的优点，进而镀膜效果佳，镀膜效率高。
为解决上述技术问题，本申请还提供一种加热方法，加热方法包括：将待加热件置于加热室内；控制第一加热件和第二加热件对加热室进行加热。本实施例中的加热方法可应用于上述任一实施例中的半导体用加热设备或半导体镀膜设备，或者，本实施例中的加热方法采用上述任一实施例中的半导体用加热设备或半导体镀膜设备实施。
将待处理产品置于加热室201的工作腔2011中，通过第一加热件202、第二加热件204加热，以使得工作腔2011内部的温度场达到均匀。进一步地，还可通过第三加热件205进行全方位加热，使得工作腔2011内部精准控温，提高温度均匀。当温度到达指定温度1时，工作腔2011内部进入保温状态；当保温至温度低于指定温度2时，开启第一加热件202、第二加热件204以及第三加热件205进行加热。
综上，本申请采用一种半导体用加热设备200，该半导体用加热设备200包括第一加热件202、第二加热件204以及可移动的第三加热件205，全方位对加热室201进行加热，使工作腔2011内部温度可控，待加热件之间的温度更加均匀；其中第一加热件202直接套设于加热室201的外壁，做到紧靠工作腔2011，以最短距离加热工作腔2011内的待加热件，进行有效加热，减少热量损失；并且第一加热件202、第二加热件204以及第三加热件205均由第一导热层2021、第二导热层2022以及包夹其中的加热丝2023组成，加热丝2023分区设置形成多个加热区，可以提高加热室201内部的温度均匀性。
以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种半导体用加热设备，其特征在于，包括：
加热室，所述加热室内形成工作腔；
所述加热室包括内腔体，所述内腔体内部形成所述工作腔，所述内腔体包括相对设置的第一端和第二端；
第一端盖，盖设于所述内腔体的所述第一端；
第二端盖，可升降设置于所述内腔体的所述第二端，用于打开或封堵所述工作腔；
所述加热室还包括支撑板，所述支撑板设置于所述第二端盖和所述内腔体之间；
第一加热件，套设于所述加热室的外壁，且所述第一加热件呈带状，呈首尾相接绕设于所述加热室外壁；
第二加热件，设置于所述第一端盖，所述第二加热件与所述第一加热件相邻设置；
第三加热件，设置于所述第二端盖；
反射罩，罩设于所述加热室外，所述反射罩朝向所述第二端盖一侧敞口设置；
反射板，设置于所述第二端盖，且所述反射板位于所述第三加热件背向所述工作腔一侧；
其中，所述第一加热件包括：第一导热层，包裹设置于所述加热室外壁；第二导热层，与所述第一导热层层叠设置；加热丝，夹设于所述第一导热层和所述第二导热层之间；
所述半导体用加热设备还包括真空室，所述真空室内形成真空腔，所述加热室设置于所述真空腔内。
2.根据权利要求1所述的半导体用加热设备，其特征在于，
所述第一导热层的厚度范围为3 mm-15 mm；
和/或所述第二导热层的厚度范围为3 mm-15 mm。
3.根据权利要求1所述的半导体用加热设备，其特征在于，所述半导体用加热设备还包括固定带，所述固定带用于将所述第一加热件箍设于所述加热室外壁。
4.根据权利要求1所述的半导体用加热设备，其特征在于，所述第一导热层以及第二导热层为石英材质。
5.根据权利要求1所述的半导体用加热设备，其特征在于，所述第一导热层和所述第二导热层之间分布设置有多个加热区，每个所述加热区内分别独立设置有所述加热丝。
6.根据权利要求1所述的半导体用加热设备，其特征在于，所述支撑板内预埋设置有第一电路，所述第一电路在所述支撑板表面形成第一电触点，所述第二端盖内预埋设置有第二电路，所述第二电路连通所述第三加热件，所述第二电路在所述第二端盖表面形成第二电触点，在所述第二端盖盖设于所述内腔体后，所述第二端盖与所述支撑板抵接，所述第一电触点和所述第二电触点接触并连通。
7.根据权利要求6所述的半导体用加热设备，其特征在于，所述半导体用加热设备还包括：
第一测温件，对应所述第一加热件设置；
第二测温件，对应所述第二加热件设置；
第三测温件，对应所述第三加热件设置。
8.根据权利要求7所述的半导体用加热设备，其特征在于，所述半导体用加热设备还包括：
第一真空馈通，设置于所述真空室，且延伸至所述真空室外；
第一线路，将所述第一加热件和所述第一测温件连通至所述第一真空馈通；
第二真空馈通，设置于所述真空室，且延伸至所述真空室外；
第二线路，将所述第二加热件和所述第二测温件连通至所述第二真空馈通；
第三真空馈通，设置于所述真空室，且延伸至所述真空室外；
第三线路，将所述第三加热件和所述第三测温件连通至所述第三真空馈通。
9.一种半导体镀膜设备，其特征在于，所述半导体镀膜设备采用了上述权利要求1-8中任一项所述的半导体用加热设备。
10.一种加热方法，其特征在于，应用于上述权利要求1-8中任一项所述的半导体用加热设备或权利要求9中所述的半导体镀膜设备，包括：
将待加热件置于加热室内；
控制第一加热件和第二加热件对所述加热室进行加热。
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