CN217955816U - 用于半导体行业的加热红外灯管结构及晶圆加热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型的实施例提供了一种用于半导体行业的加热红外灯管结构及晶圆加热装置，涉及半导体行业晶圆加热机构领域。旨在改善晶圆加热不均匀的问题。用于半导体行业的加热红外灯管结构包括多根主加热灯管以及多根辅加热灯管，多根主加热灯管并排设置，多根主加热灯管用于对晶圆进行加热；多根辅加热灯管设置多根主加热灯管背离加热空间的一侧，至少部分辅加热灯管对应设置在多根主加热灯管的一端，且至少部分辅加热灯管与晶圆的边沿位置对应，以对晶圆的边沿位置进行加热。晶圆加热装置包括上述的结构。采用双层灯管加热，至少部分辅加热灯管对应晶圆的边沿设置，能够补偿晶圆边沿位置散热比较快的温度，实现对晶圆均匀加热。

Description

用于半导体行业的加热红外灯管结构及晶圆加热装置

技术领域

本实用新型涉及半导体行业晶圆加热机构领域，具体而言，涉及一种用于半导体行业的加热红外灯管结构及晶圆加热装置。

背景技术

红外线灯管，也叫红外线发热管灯管。是将钨丝伸入充气的石英管中构成。钨丝在交流电压作用下发热并加热石英管中的气体，由此产生红外线辐射。石英近红外、远红外灯采用透明或半透明石英玻璃作为灯管外壳可生产近红外线或远红外线辐射谱线。

在半导体行业经常会用到红外灯管加热，通过红外灯管发出短波红外线，辐射晶圆来达到升温的效果。现有的方案是采用单层灯管加热晶圆，其缺点是：晶圆有明显的温度梯度，晶圆加热不均匀，均匀性不是很理想。

实用新型内容

本实用新型的目的包括，例如，提供了一种用于半导体行业的加热红外灯管结构，其能够改善晶圆加热不均匀的问题。

本实用新型的目的还包括，提供了一种晶圆加热装置，其能够改善晶圆加热不均匀的问题。

本实用新型的实施例可以这样实现：

本实用新型的实施例提供了一种用于半导体行业的加热红外灯管结构，包括多根主加热灯管以及多根辅加热灯管：所述多根主加热灯管并排设置，且所述多根主加热灯管的同一侧形成用于加热晶圆的加热空间；所述多根辅加热灯管设置所述多根主加热灯管背离所述加热空间的一侧，所述多根辅加热灯管并排设置，至少部分所述辅加热灯管对应设置在所述多根主加热灯管的一端，且至少部分所述辅加热灯管与所述晶圆的边沿位置对应，以对所述晶圆的边沿位置进行加热。

另外，本实用新型的实施例提供的用于半导体行业的加热红外灯管结构还可以具有如下附加的技术特征：

可选地，所述多根辅加热灯管分为第一辅灯组以及第二辅灯组；所述第一辅灯组以及所述第二辅灯组分别对应设置在所述多根主加热灯管的两端，且所述第一辅灯组以及所述第二辅灯组分别与所述晶圆位置相对的边沿位置对应。

可选地，所述多根主加热灯管的中心线所在的平面与所述多根辅加热灯管的中心线所在的平面平行。

可选地，所述多根主加热灯管并排间隔设置，任意相邻的两根所述主加热灯管之间的距离相等；所述多根辅加热灯管并排间隔设置，所述第一辅灯组中的任意相邻的两根所述辅加热灯管之间的距离相等，所述第二辅灯组中的任意相邻的两根所述辅加热灯管之间的距离相等。

可选地，所述多根辅加热灯管相对所述多根主加热灯管呈夹角设置。

可选地，任意相邻的两根所述主加热灯管与位置对应的相邻的两根所述辅加热灯管之间围成呈四边形的加热区域；所述多根辅加热灯管与所述多根主加热灯管围成多个阵列分布的所述加热区域。

可选地，所述多根辅加热灯管相对所述多根主加热灯管呈直角设置。

可选地，所述第一辅灯组包括三根间隔设置的所述辅加热灯管，所述第二辅灯组包括三根间隔设置的所述辅加热灯管。

可选地，位于最外侧的两根所述主加热灯管之间的距离大于或者等于所述晶圆的直径。

本实用新型的实施例还提供了一种晶圆加热装置。所述晶圆加热装置包括用于半导体行业的加热红外灯管结构。

本实用新型实施例的用于半导体行业的加热红外灯管结构及晶圆加热装置的有益效果包括，例如：

用于半导体行业的加热红外灯管结构，包括多根主加热灯管以及多根辅加热灯管：多根主加热灯管并排设置，且多根主加热灯管的同一侧形成用于加热晶圆的加热空间；多根辅加热灯管设置多根主加热灯管背离加热空间的一侧，多根辅加热灯管并排设置，至少部分辅加热灯管对应设置在多根主加热灯管的一端，且至少部分辅加热灯管与晶圆的边沿位置对应，以对晶圆的边沿位置进行加热。

采用主加热灯管以及辅加热灯管两层灯管进行加热，沿多根主加热灯管的排布方向，可以通过单独控制多根主加热灯管实现晶圆沿排布方向的中部以及边沿的加热均匀的温度控制；在沿主加热灯管的延伸方向，则是由至少部分辅加热灯管设置在多根主加热灯管的一端且对应晶圆边沿的位置，能够对晶圆的边沿位置的加热温度进行补偿，实现晶圆沿主加热灯管的延伸方向的边沿和中部加热温度均匀。

晶圆加热装置，包括上述的用于半导体行业的加热红外灯管结构，能够改善晶圆加热不均匀的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的用于半导体行业的加热红外灯管结构的主视图；

图2为本实用新型实施例提供的用于半导体行业的加热红外灯管结构的俯视图。

图标：10-用于半导体行业的加热红外灯管结构；11-晶圆；12-加热空间；100-主加热灯管；200-辅加热灯管；210-第一辅灯组；220-第二辅灯组；300-加热区域。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例中的特征可以相互结合。

下面结合图1至图2对本实施例提供的用于半导体行业的加热红外灯管结构10进行详细描述。

请参照图1以及图2，本实用新型的实施例提供了一种用于半导体行业的加热红外灯管结构10，包括多根主加热灯管100以及多根辅加热灯管200：多根主加热灯管100并排设置，且多根主加热灯管100的同一侧形成用于加热晶圆11的加热空间12；多根辅加热灯管200设置多根主加热灯管100背离加热空间12的一侧，多根辅加热灯管200并排设置，至少部分辅加热灯管200对应设置在多根主加热灯管100的一端，且至少部分辅加热灯管200与晶圆11的边沿位置对应，以对晶圆11的边沿位置进行加热。

具体的，多根主加热灯管100沿图2中箭头A所指的方向均匀排列。以图1中的相对位置进行介绍，多根主加热灯管100的下方形成用于放置并加热晶圆11的加热空间12。多根辅加热灯管200设置在多根主加热灯管100的上方，多根辅加热灯管200相对多根主加热灯管100远离晶圆11，也就是靠近晶圆11的灯管为主加热灯管100，远离晶圆11的灯管为辅加热灯管200。主加热灯管100以及辅加热灯管200均为红外灯管。主加热灯管100靠近晶圆11，均匀排列，发出红外短波，提供主要的加热来源。辅加热灯管200放在主加热灯管100上方，提供辅助加热。

由于晶圆11的边沿，远离加热灯管的热场中心，再加上与周围空气接触面积大，散热比较快，因此晶圆11在加热过程中，晶圆11的边沿温度往往低于晶圆11的中心位置温度。以图2中的相对位置进行介绍，沿箭头A所指方向，多根主加热灯管100的功率可以单独进行控制，分区加热，实现对晶圆11的中部以及边沿位置的加热温度单独进行控制，实现晶圆11沿箭头A所指方向的加热的均匀性。沿箭头B所指的方向，主加热灯管100无法分区控制，至少部分辅加热灯管200设置在晶圆11的边沿位置，能够补偿晶圆11的边沿温度，实现晶圆11的均匀加热。

“至少部分辅加热灯管200”是包括部分的辅加热灯管200或者全部的辅加热灯管200，当采用部分的辅加热灯管200对晶圆11的边沿温度进行补偿的情况下，则剩下的辅加热灯管200可以关闭，或者开启后通过控制功率实现温度补偿。改善晶圆11加热不均匀的问题。

“至少部分辅加热灯管200对应设置在多根主加热灯管100的一端”，多根主加热灯管100具有位置相对的两端，多根主加热灯管100的至少一端设置与晶圆11边沿位置对应的至少部分辅加热灯管200。

参照图2，本实施例中，多根辅加热灯管200分为第一辅灯组210以及第二辅灯组220；第一辅灯组210以及第二辅灯组220分别对应设置在多根主加热灯管100的两端，且第一辅灯组210以及第二辅灯组220分别与晶圆11位置相对的边沿位置对应。

以图2中的相对位置进行介绍，将多根辅加热灯管200分为两组，分别为第一辅灯组210以及第二辅灯组220。第一辅灯组210对应位于在多根主加热灯管100的左端，第二辅灯组220对应位于多根主加热灯管100的右端，沿箭头B所指方向，晶圆11具有位置相对的左侧边沿以及右侧边沿，第一辅灯组210与左侧边沿对应，第二辅灯组220与右侧边沿对应。第一辅灯组210用于对晶圆11的左侧边沿的温度进行补偿，第二辅灯组220用于对晶圆11的右侧边沿的温度进行补偿。从而实现对晶圆11的中部以及四周边沿均匀加热。

参照图2，本实施例中，第一辅灯组210包括三根间隔设置的辅加热灯管200，第二辅灯组220包括三根间隔设置的辅加热灯管200。在其他实施例中，第一辅灯组210以及第二辅灯组220所包括的辅加热灯管200的数量根据晶圆11需要补偿的边沿位置进行设置，例如，第一辅灯组210以及第二辅灯组220可以包括四根、五根或者五根以上的辅加热灯管200。

参照图1，本实施例中，多根主加热灯管100的中心线所在的平面与多根辅加热灯管200的中心线所在的平面平行。

保证多根主加热灯管100到晶圆11的距离相等，多根辅加热灯管200到晶圆11的距离相等，更易均匀地实现对晶圆11的加热。

参照图2，本实施例中，多根主加热灯管100并排间隔设置，任意相邻的两根主加热灯管100之间的距离相等；多根辅加热灯管200并排间隔设置，第一辅灯组210中的任意相邻的两根辅加热灯管200之间的距离相等，第二辅灯组220中的任意相邻的两根辅加热灯管200之间的距离相等。

也就是多根主加热灯管100均匀间隔排布，第一辅灯组210的辅加热灯管200均匀排布，第二辅灯组220的辅加热灯管200均匀排布，实现均匀控制加热以及均匀加热。

参照图2，本实施例中，多根辅加热灯管200相对多根主加热灯管100呈夹角设置。多根辅加热灯管200相互平行，多根主加热灯管100相互平行，多根辅加热灯管200相对多根主加热灯管100错开的角度相等。例如，夹角的范围为30°-90°。

参照图2，本实施例中，任意相邻的两根主加热灯管100与位置对应的相邻的两根辅加热灯管200之间围成呈四边形的加热区域300；多根辅加热灯管200与多根主加热灯管100围成多个阵列分布的加热区域300。

“加热区域300”为图2中剖面线填充的区域，图2中多个加热区域300阵列分布。加热区域300为四边形，四边形的夹角大小由辅加热灯管200与主加热灯管100的夹角决定。相互交叉的辅加热灯管200与主加热灯管100形成了微小的加热区域300，通过调节辅加热灯管200与主加热灯管100的功率，这些加热区域300的温度可以独立控制。这样就达到了更好的热补偿效果。

参照图2，本实施例中，多根辅加热灯管200相对多根主加热灯管100呈直角设置。加热区域300为方形。

参照图2，本实施例中，位于最外侧的两根主加热灯管100之间的距离大于或者等于晶圆11的直径。也就是沿箭头A所指方向，多根主加热灯管100的加热区域300至少覆盖晶圆11的面积。保证对晶圆11的加热效果。

根据本实施例提供的一种用于半导体行业的加热红外灯管结构10，用于半导体行业的加热红外灯管结构10的工作原理是：由于晶圆11的边沿远离主加热灯管100的热场中心，加上晶圆11的边沿与空气接触面积大，因此晶圆11的边沿散热较快，在加热过程中，往往造成晶圆11的边沿的温度低于晶圆11的中部位置的温度，导致加热不均匀，通过至少部分辅加热灯管200的设置，对晶圆11的边沿位置进行补偿加热，能够实现晶圆11的均匀加热，满足晶圆11加热要求。

本实施例提供的一种用于半导体行业的加热红外灯管结构10至少具有以下优点：

采用主加热灯管100以及辅加热灯管200双层灯管对晶圆11进行加热，靠近晶圆11的一排灯管为主加热源，远离晶圆11的一排灯管为辅加热源，辅加热灯管200对应晶圆11不能够通过调节主加热灯管100的功率进行补偿加热的边沿位置设置，对该边沿位置进行补偿加热，补偿晶圆11的温度不均匀，实现对晶圆11的均匀加热。

上下两排主加热灯管100以及辅加热灯管200呈夹角设置，形成阵列分布的多个加热区域300，可以通过单独控制主加热灯管100以及辅加热灯管200的功率尽可能多地实现对多个加热区域300的加热温度单独进行控制，提高加热控制的精准度。

本实用新型的实施例还提供了一种晶圆加热装置。晶圆加热装置包括用于半导体行业的加热红外灯管结构10。晶圆加热装置还包括外壳以及加热平台，半导体行业的加热红外灯管结构设置在壳体上，加热平台用于放置待加热的晶圆11。能够改善晶圆11加热不均匀的问题。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于半导体行业的加热红外灯管结构，其特征在于，包括：

多根主加热灯管(100)，所述多根主加热灯管(100)并排设置，且所述多根主加热灯管(100)的同一侧形成用于加热晶圆(11)的加热空间(12)；

以及多根辅加热灯管(200)，所述多根辅加热灯管(200)设置所述多根主加热灯管(100)背离所述加热空间(12)的一侧，所述多根辅加热灯管(200)并排设置，至少部分所述辅加热灯管(200)对应设置在所述多根主加热灯管(100)的一端，且至少部分所述辅加热灯管(200)与所述晶圆(11)的边沿位置对应，以对所述晶圆(11)的边沿位置进行加热。

2.根据权利要求1所述的用于半导体行业的加热红外灯管结构，其特征在于：

所述多根辅加热灯管(200)分为第一辅灯组(210)以及第二辅灯组(220)；所述第一辅灯组(210)以及所述第二辅灯组(220)分别对应设置在所述多根主加热灯管(100)的两端，且所述第一辅灯组(210)以及所述第二辅灯组(220)分别与所述晶圆(11)位置相对的边沿位置对应。

3.根据权利要求2所述的用于半导体行业的加热红外灯管结构，其特征在于：

所述多根主加热灯管(100)的中心线所在的平面与所述多根辅加热灯管(200)的中心线所在的平面平行。

4.根据权利要求3所述的用于半导体行业的加热红外灯管结构，其特征在于：

所述多根主加热灯管(100)并排间隔设置，任意相邻的两根所述主加热灯管(100)之间的距离相等；所述多根辅加热灯管(200)并排间隔设置，所述第一辅灯组(210)中的任意相邻的两根所述辅加热灯管(200)之间的距离相等，所述第二辅灯组(220)中的任意相邻的两根所述辅加热灯管(200)之间的距离相等。

5.根据权利要求4所述的用于半导体行业的加热红外灯管结构，其特征在于：

所述多根辅加热灯管(200)相对所述多根主加热灯管(100)呈夹角设置。

6.根据权利要求5所述的用于半导体行业的加热红外灯管结构，其特征在于：

任意相邻的两根所述主加热灯管(100)与位置对应的相邻的两根所述辅加热灯管(200)之间围成呈四边形的加热区域(300)；所述多根辅加热灯管(200)与所述多根主加热灯管(100)围成多个阵列分布的所述加热区域(300)。

7.根据权利要求6所述的用于半导体行业的加热红外灯管结构，其特征在于：

所述多根辅加热灯管(200)相对所述多根主加热灯管(100)呈直角设置。

8.根据权利要求7所述的用于半导体行业的加热红外灯管结构，其特征在于：

所述第一辅灯组(210)包括三根间隔设置的所述辅加热灯管(200)，所述第二辅灯组(220)包括三根间隔设置的所述辅加热灯管(200)。

9.根据权利要求1-8任一项所述的用于半导体行业的加热红外灯管结构，其特征在于：

位于最外侧的两根所述主加热灯管(100)之间的距离大于或者等于所述晶圆(11)的直径。

10.一种晶圆加热装置，其特征在于：

所述晶圆加热装置包括权利要求1-9任一项所述的用于半导体行业的加热红外灯管结构。

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