CN210215538U

CN210215538U - 加热器

Info

Publication number: CN210215538U
Application number: CN201921065801.0U
Authority: CN
Inventors: Wen He; 何文; Chao Xue; 薛超; Zongxian Lin; 林宗贤
Original assignee: Huaian Imaging Device Manufacturer Corp
Current assignee: Huaian Imaging Device Manufacturer Corp
Priority date: 2019-07-09
Filing date: 2019-07-09
Publication date: 2020-03-31
Anticipated expiration: 2029-07-09

Abstract

本实用新型提供一种加热器，所述加热器包括加热器主体、温控单元、进水管和出水管，所述温控单元位于所述加热器主体内，所述温控单元包括多个独立的水路结构。所述加热器主体沿径向分为多个区域，每个区域中设置有一个所述水路结构，各所述水路结构分别与所述进水管和所述出水管连通，冷却水能够经所述进水管流入各所述水路结构后经所述出水管排出。由于所述加热器主体沿径向分为多个区域，每个区域中设置有一个所述水路结构。由此，每个水路结构需要控制的区域较小并且较集中，从而可以精准的控制所在区域的温度，进而降低加热器的温差。

Description

加热器

技术领域

本实用新型涉及半导体制造设备技术领域，特别涉及一种加热器。

背景技术

物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)是用物理的方法使镀膜材料气化，在基体表面沉积成膜的方法。在半导体制造技术中，半导体后段金属沉积采用物理气相沉积的方法。随着集成电路工艺的发展，晶圆尺寸的增长，半导体生产对薄膜沉积作业过程中的温度均匀性提出更高要求。目前，半导体后段金属物理气相沉积厚度较大，作业温度较高，而在生产过程中，整片晶圆温度存在一定梯度。由于金属沉积层存在对温度差异的敏感特性，温度偏低情况下丘状缺陷易产生，温度偏高情况下晶须缺陷易产生，影响产品性能和良率。

现有技术中，如图1所示，加热器包括加热器主体102、水环103、进水管104、出水管105以及气体管106，冷却水从进水管104进入后流经水环103，最后流入出水管105排出。晶圆101位于加热器主体102上，所述水环103作为冷却系统位于所述加热器主体102的下方，通过所述水环103对加热器主体102进行温度控制，进而控制晶圆101的生产工艺温度。所述水环103为一个环形结构，其结构简单，只有一个进水口和一个出水口，且都靠近中心，不同区域的水流速度不同，随着距离水环103的进水口和出水口的距离越远，水流速率越低，使得对加热器主体102的冷却速率也不同。加热器主体102的边缘部分冷却速率较小，加热器主体102的中间和边缘部分温差较大，位于加热器主体102上的产品晶圆101受热不均匀，在生产过程中会出现结晶缺陷或者丘状缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种加热器，以解决加热器温差大的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种加热器，所述加热器包括：加热器主体、温控单元、进水管和出水管；其中，所述温控单元位于所述加热器主体内，所述温控单元包括多个独立的水路结构，所述加热器主体沿径向分为多个区域，每个区域中设置有一个所述水路结构；各所述水路结构分别与所述进水管和所述出水管连通，冷却水能够经所述进水管流入各所述水路结构后经所述出水管排出。

可选的，在所述的加热器中，所述水路结构包括金属管，在每个区域中，所述金属管沿着所述区域的边沿向所述区域的中心弯折而呈蛇形状。

可选的，在所述的加热器中，所述水路结构呈扇形，所述水路结构的出水口设在所述扇形的顶点处，所述水路结构的进水口设在靠近所述扇形弧形边沿的中心处。

可选的，在所述的加热器中，所述加热器还包括水环，所述水环位于温控单元外且与所述温控单元连接。

可选的，在所述的加热器中，所述水环包括进水环和出水环。

可选的，在所述的加热器中，所述进水环与各所述水路结构的进水口连接，所述出水环与各所述水路结构的出水口连接。

可选的，在所述的加热器中，所述进水环还与所述进水管连接，所述出水环还与所述出水管连接，冷却水能够经所述进水管流入进水环，分流到各所述水路结构后流入到所述出水环，并通过所述出水管排出。

可选的，在所述的加热器中，各所述水路结构的出水口设有温度传感器和与所述温度传感器连接的水流控制阀，所述温度传感器根据感测到的温度向所述水流控制阀提供一开关信号，所述水流控制阀根据所述开关信号调节阀门的大小以控制冷却水流量的大小。

可选的，在所述的加热器中，所述加热器主体呈圆形，各所述区域均呈扇形且各所述区域的大小相同。

可选的，在所述的加热器中，每个区域中的所述水路结构大小及形状均相同。

本实用新型提供一种加热器，所述加热器包括加热器主体、温控单元、进水管和出水管，各所述水路结构分别与所述进水管和所述出水管连通，冷却水能够经所述进水管流入各所述水路结构后经所述出水管排出。由于所述加热器主体沿径向分为多个区域，每个区域中设置有一个所述水路结构，由此，每个水路结构需要控制的区域较小并且较集中，从而可以精准的控制所在区域的温度，进而降低加热器的温差。

附图说明

图1是本实用新型现有技术中的加热器的剖面图；

图2是本实用新型现有技术中的加热器A-A’的截面图；

图3是本实用新型实施例中的加热器的剖面图；

图4是本实用新型实施例中加热器的水路结构分布图；

图5是本实用新型实施例中的加热器B-B’的剖面图；

101-晶圆，102-加热器主体，103-水环，104-进水管，105-出水管，106-气体管；

201-进水管；202-出水管；203-加热器主体；204-晶圆；205-气体管；210-温控单元；211-水路结构；212-进水口；213-出水口；214-温度传感器；215-水流控制阀；220-水环；221-进水环；222-出水环。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的加热器作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。

请参考图3、图4和图5，图3是本实用新型实施例中的加热器的剖面图；图4是本实用新型实施例中的加热器水路结构分布图；图5是本实用新型实施例中的加热器B-B’的剖面图。本实用新型提供一种加热器，所述加热器包括加热器主体203、温控单元210、进水管201和出水管202。其中，所述温控单元210位于所述加热器主体203内，所述温控单元210包括多个独立的水路结构211。所述加热器沿径向分为多个区域，每个区域中设置有一个所述水路结构211；各所述水路结构211分别与所述进水管202和所述出水管202连通，冷却水能够经所述进水管201流入各所述水路结构211后经所述出水管202排出。所述温控单元用于对所述独立的水路结构对应的区域晶圆背面降温，通过控制加热器主体的温度进而保证晶圆工艺温度。通过温控单元调节水流大小，以达到对水流的温度控制，降低加热器因为温度问题导致的产品缺陷，提高产品性能和良率。

所述水路结构211包括金属管，在每个区域中，所述金属管沿着所述区域的边沿向所述区域的中心弯折而呈蛇形状。蛇形状的金属管能够使得水流流入所述金属管时，在所述独立的水路结构区域内，所述水流均匀分布，增大了冷却水的水路路程，可以更加快速准确的对加热器进行温度控制。进一步的，金属管的导热性能好，可以快速的将加热器主体203的温度快速传递给水路结构211，冷却水将水路结构211的热量带走排出，加热器快速达到对温度的控制功能。

在本实施案例中，所述水路结构211呈扇形，所述水路结构211的出水口213设在所述扇形的顶点处，所述水路结构211的进水口212设在靠近所述扇形弧形边沿的中心处。能够使得进水口212与出水口之213之间的金属管长度最大化，进一步的，能够使得所述冷却水从进水口212流入在所述水路结构211内循环后到出水口213。

如图5所示，所述加热器还包括水环220，所述水环包括进水环221和出水环222，所述进水环221与多个所述水路结构211的进水口212连接，所述出水环222与多个所述水路结构的出水口213连接。所述进水管201与所述进水环221连接，所述出水管202与所述出水环222连接。冷却水能够经所述进水管201流入进水环221，分流到各所述水路结构211后流入到所述出水环222，并通过所述出水管202排出。由此，可以使得冷却水能够同时供应到多块所述水路结构211，使得各独立区域的冷却水流量均匀。冷却水多次循环，由此来控制所述晶圆背面的温度。

在本实施例中，各所述水路结构211的出水口213设有温度传感器214和与所述温度传感器214连接的水流控制阀215。所述温度传感器214用于实时监测加热器的温度，所述温度传感器214根据感测到的温度向所述水流控制阀215提供一开关信号；所述水流控制阀215根据所述开关信号调节阀门的大小以控制冷却水流量的大小。比如，当加热器温度不在设定温度的范围内，温度传感器214会传输信号给水流控制阀215，通过水流控制阀215调节出水口的大小，从而控制冷却水流量的大小，并进而调节水流速度以控制加热器的温度。另外，水流控制阀215设置在水路结构211出水口端的优势在于，如果水路结构211的某一部分漏水，水流控制阀215可以通过控制水流的速度来保证产品的正常运行。其中，所述开关信号例如可以是一个具有大小的电信号，所述水流控制阀215可以根据所述电信号的大小调节阀门的大小，所述温度传感器214和所述水流控制阀215均可以采用现有的产品、技术，本申请对此不再赘述。

例如，加热器主体203温度过高时，温度传感器214检测到温度过高，通过水流控制阀215加大水流的排出量，从而加快水流的排出速度。由于水压的作用，将会增加新的冷却水流入的速度，从而加快对温度的降低。如果温度过低，水流控制阀215减少水流的排出量，从而降低冷却水水流排出的速度，从而对温控单元进行温度控制(即升高温控单元的温度)，进而实现对加热器主体的温度控制以及保证晶圆的工艺正常。减少产品缺陷的产生，提升产品的良率。进一步的，本实用新型采用多个独立的水路结构211分布，可以均匀的对加热器进行温度控制，多块所述水路结构每一部分水压都相同，从而使得温度控制更好。

所述加热器还包括进气管206，所述进气管206通入惰性气体，用于对加热器主体203以及晶圆204进行导热和散热作用。

本实用新型实施例对加热器进行了特别的设置，主要是对加热器的内部进行了特殊设置，本实用新型的加热器不再是单一的进水口和出水口，而是分成了多个独立的水路结构，每个独立的水路机构均能够形成冷却水的循环供应。此外，每个水路结构能分别冷却对应区域的晶圆204，每个水路结构的温度以及冷却速率能独立调节。能够实现在半导体生产过程中，分别调节晶圆204的各个区域的冷却速度并使晶圆204在生产过程中各区域的冷却速度趋于一致。从而降低晶圆204各区域在生产过程中的温差且将温差降低到不出现金属晶格缺陷。所以本实用新型实施例可以控制晶圆204在生产过程中各区域的温度差，并减少温度差，从而能够消除由于晶圆204生产过程中的温度差而产生的金属晶格缺陷，提高产品良率。

上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims

1.一种加热器，其特征在于，所述加热器包括：加热器主体、温控单元、进水管和出水管；其中，所述温控单元位于所述加热器主体内，所述温控单元包括多个独立的水路结构，所述加热器主体沿径向分为多个区域，每个区域中设置有一个所述水路结构；各所述水路结构分别与所述进水管和所述出水管连通，冷却水能够经所述进水管流入各所述水路结构后经所述出水管排出。

2.如权利要求1所述的加热器，其特征在于，所述水路结构包括金属管，在每个区域中，所述金属管沿着所述区域的边沿向所述区域的中心弯折而呈蛇形状。

3.如权利要求1所述的加热器，其特征在于，所述水路结构呈扇形，所述水路结构的出水口设在所述扇形的顶点处，所述水路结构的进水口设在靠近所述扇形弧形边沿的中心处。

4.如权利要求1所述的加热器，其特征在于，所述加热器还包括水环，所述水环位于温控单元外且与所述温控单元连接。

5.如权利要求4所述的加热器，其特征在于，所述水环包括进水环和出水环。

6.如权利要求5所述的加热器，其特征在于，所述进水环与各所述水路结构的进水口连接，所述出水环与各所述水路结构的出水口连接。

7.如权利要求6所述的加热器，其特征在于，所述进水环还与所述进水管连接，所述出水环还与所述出水管连接，冷却水能够经所述进水管流入进水环，分流到各所述水路结构后流入到所述出水环，并通过所述出水管排出。

8.如权利要求1所述的加热器，其特征在于，各所述水路结构的出水口设有温度传感器和与所述温度传感器连接的水流控制阀，所述温度传感器根据感测到的温度向所述水流控制阀提供一开关信号，所述水流控制阀根据所述开关信号调节阀门的大小以控制冷却水流量的大小。

9.如权利要求1所述的加热器，其特征在于，所述加热器主体呈圆形，各所述区域均呈扇形且各所述区域的大小相同。

10.如权利要求9所述的加热器，其特征在于，每个区域中的所述水路结构大小及形状均相同。