TWI832555B - 多功能晶圓預處理腔及化學氣相沉積設備 - Google Patents
多功能晶圓預處理腔及化學氣相沉積設備 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI832555B TWI832555B TW111143438A TW111143438A TWI832555B TW I832555 B TWI832555 B TW I832555B TW 111143438 A TW111143438 A TW 111143438A TW 111143438 A TW111143438 A TW 111143438A TW I832555 B TWI832555 B TW I832555B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- wafer
- cooling
- chamber
- multifunctional
- controller
- Prior art date
Links
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 75
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 58
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 claims abstract description 39
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims abstract description 25
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 7
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 22
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 21
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 120
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 5
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 3
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 3
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 230000004308 accommodation Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- SNAAJJQQZSMGQD-UHFFFAOYSA-N aluminum magnesium Chemical compound [Mg].[Al] SNAAJJQQZSMGQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 239000007888 film coating Substances 0.000 description 1
- 238000009501 film coating Methods 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000012782 phase change material Substances 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/46—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for heating the substrate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
- C23C16/4581—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber characterised by material of construction or surface finish of the means for supporting the substrate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
- C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
- C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
- C23C16/4586—Elements in the interior of the support, e.g. electrodes, heating or cooling devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
- H01L21/67248—Temperature monitoring
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
本發明提供一種多功能晶圓預處理腔及化學氣相沉積設備。預處理腔包括腔體、晶圓承載裝置、預熱裝置、導熱裝置、冷卻裝置、第一驅動裝置、第二驅動裝置及控制器；晶圓承載裝置包括承載盤及若干個支撐銷；導熱裝置位於預熱裝置下方，且位於晶圓正上方，包括導熱盤及隔熱塗層，導熱盤上間隔分佈有多個導熱孔；預熱裝置包括燈盤及兩個以上加熱燈，燈盤包括盤面部和遮擋部，加熱燈固定於盤面部的下表面；冷卻裝置包括冷卻管，位於承載盤內，與冷卻源相連通；控制器與第一驅動裝置和第二驅動裝置相連接；當處於預熱模式時，支撐銷升起以支撐晶圓，預熱裝置啟動；當處於冷卻模式時，支撐銷下降，晶圓放置於承載盤上。本發明有助於提高工藝效率。
Description
本發明涉及半導體製造技術領域，特別是涉及一種多功能晶圓預處理腔及化學氣相沉積設備。
芯片製備通常需要經過多次的薄膜沉積、光刻膠塗布、曝光顯影、刻蝕、離子注入等工藝階段。這其中，有些工藝階段需在高於200℃的高溫下進行，比如像化學氣相沉積工藝的溫度可能高達400-500℃。化學氣相沉積過程中，晶圓在工藝腔室內，在極短的時間內被升溫至400-500℃，而通常晶圓的中心比邊緣受熱快，因此會造成晶圓的不規則翹邊(warpage)，隨著沉積過程的持續進行，薄膜厚度逐漸增加，翹邊區域因膜厚不同產生重量偏邊分佈，會造成晶圓滑動，進而造成機械手臂取片故障等問題，因此晶圓在進入反應腔之前進行預熱十分重要。
現有的晶圓加熱或預熱裝置多採用通過加熱基座對放置於其表面的晶圓進行加熱(即加熱基座對晶圓的下表面進行加熱)的方式。這種加熱方式升溫較快，能縮短加熱時間，但造價昂貴、功耗較高，而實際上，現有的工藝中，預熱階段通常不要求立即升溫，容許當前預熱的晶圓在上一片晶圓處
於薄膜沉積的時間內緩慢均勻的升溫。因此，如何確保在預熱階段達到均勻升溫的條件下，儘量降低設備功耗、減少設備造價，則是需要不斷探索改進的問題。同時，薄膜沉積工藝結束後，還需要進行物理冷卻降溫，現有技術均是通過獨立於預熱腔體和工藝腔體的冷卻腔體進行冷卻，因此現有的化學氣相沉積設備整體體積較大，佔用空間較多，且因預熱和冷卻腔體各自獨立，腔體利用率不高，導致設備效能低下和生產成本提高。
鑒於以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在於提供一種多功能晶圓預處理腔及化學氣相沉積設備，用於解決現有技術中採取加熱基座對晶圓下表面進行快速加熱的方式會導致晶圓的不規則翹邊，進而在薄膜沉積過程中導致晶圓滑動和取片故障，以及現有的預熱裝置功耗和體積大，利用率不高，導致設備效能低下和生產成本提高等問題。
為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種多功能晶圓預處理腔，包括：腔體、晶圓承載裝置、預熱裝置、導熱裝置、冷卻裝置、第一驅動裝置、第二驅動裝置及控制器；該腔體上設置有閘門；晶圓承載裝置位於該腔體內，包括承載盤及若干個支撐銷，該承載盤上設置有若干個容納孔，若干個該支撐銷一一對應設置於該容納孔內，該第一驅動裝置與若干個該支撐銷相連接，用於如需要驅動該支撐銷在該容納孔中升降；該導熱裝置位於該預熱裝置下方，且位於待處理的晶圓正上方，該導熱裝置包括導熱盤及隔熱塗層，該導熱盤的尺寸和晶圓一致，該導熱盤上間隔分佈有多個導熱孔，該導熱孔上下貫穿該導熱盤，該隔熱塗層覆蓋該導熱盤除該導熱孔外的表面；該預熱裝置
包括燈盤及兩個以上加熱燈，該燈盤包括盤面部和遮擋部，該加熱燈固定於該盤面部的下表面，該遮擋部一端與該盤面部的邊緣相連接，另一端延伸至與該導熱盤的邊緣相接觸，該第二驅動裝置與該燈盤相連接，用於驅動該預熱裝置旋轉；該冷卻裝置包括冷卻管，位於該承載盤內，該冷卻裝置與冷卻源相連通；該控制器與該第一驅動裝置和第二驅動裝置相連接；當該多功能晶圓預處理腔處於預熱模式時，該第一驅動裝置在該控制器的控制下，驅動該支撐銷升起以支撐晶圓，該預熱裝置啟動，該加熱燈發出的光僅能通過該導熱孔到達晶圓表面以對晶圓進行加熱；當該多功能晶圓預處理腔處於冷卻模式時，該第一驅動裝置在該控制器的控制下，驅動該支撐銷下降，晶圓放置於該承載盤上，該冷卻裝置啟動。
可選地，該燈盤朝向該導熱盤的表面和/或該遮擋部與該加熱燈相鄰的表面設置有反射隔熱塗層。
可選地，該閘門包括第一閘門和第二閘門，該控制器與該第一閘門和第二閘門相連接，當晶圓自該第一閘門進入該腔體內時，該控制器控制該預熱裝置啟動和該支撐銷升起，當晶圓自該第二閘門進入該腔體內時，該控制器控制該冷卻裝置啟動和該支撐銷下降。
可選地，該承載盤內設置有凹槽，該凹槽的側面和底面設置有該冷卻管路，待處理的晶圓放置於該凹槽內。
可選地，該支撐銷為兩個以上，該支撐銷的頂面為傾斜表面，當該多功能晶圓預處理腔處於預熱模式時，該支撐銷的頂面與晶圓的邊緣相接觸。
可選地，該多功能晶圓預處理腔還包括第三驅動裝置，與該承載盤相連接，且與該控制器電連接，用於驅動該承載盤往復旋轉和/或升降。
可選地，該多功能晶圓處理腔還包括測溫裝置，位於該腔體內，且與該控制器電連接，該控制器與該加熱燈電連接，當該測溫裝置檢測到晶圓表面的溫度不同時，該控制器對不同的該加熱燈的功率進行調節。
可選地，該多功能晶圓預處理腔還包括輔助隔熱裝置及與該輔助隔熱裝置相連接的第四驅動裝置，該輔助隔熱裝置位於該腔體內，該第四驅動裝置與該控制器電連接，當該多功能晶圓預處理腔處於預熱模式時，在該控制器的控制下，該第四驅動裝置驅動該輔助隔熱裝置將該導熱裝置和該承載盤之間的空間包圍，以防止熱量散失。
本發明還提供一種化學氣相沉積設備，該化學氣相沉積設備包括化學氣相沉積腔室及如上述任一方案中該的多功能晶圓預處理腔，該化學氣相沉積腔室與該多功能晶圓預處理腔相連接。
可選地，該化學氣相沉積腔室為兩個以上。
如上所述，本發明的多功能晶圓預處理腔及化學氣相沉積設備，具有以下有益效果：本發明經改善的結構設計，將加熱和冷卻功能集合在同一腔體內的不同位置，在提高設備功能集成度的情況下，可以最大程度減少兩種功能的相互干擾，比如減少加熱時產生的熱量擴散至冷卻區域，有助於提高晶圓加熱和冷卻效率，提高設備產出率和降低設備功耗及產品製造成本，且有助於提高加熱均勻性，減少因加熱不均帶來的晶圓翹邊、薄膜沉積厚度不均、晶圓變形和滑片等問題。
11:腔體
111:第一閘門
112:第二閘門
12:承載盤
13:支撐銷
14:導熱盤
15:隔熱塗層
16:導熱孔
17:晶圓
18:燈盤
181:盤面部
182:遮擋部
19:加熱燈
20:旋轉軸
21:電機
22:輔助隔熱裝置
23:冷卻管
241:第一驅動裝置
242:第二驅動裝置
243:第三驅動裝置
244:第四驅動裝置
25:控制器
圖1顯示為發明提供的多功能晶圓預處理腔的例示性結構示意圖。
圖2顯示為圖1中的導熱盤的局部結構示意圖。
圖3顯示為本發明提供的預熱裝置的局部結構示意圖。
以下通過特定的具體實例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地瞭解本發明的其他優點與功效。本發明還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基於不同觀點與應用，在沒有背離本發明的精神下進行各種修飾或改變。如在詳述本發明實施例時，為便於說明，表示器件結構的剖面圖會不依一般比例作局部放大，而且該示意圖只是示例，其在此不應限制本發明保護的範圍。此外，在實際製作中應包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。
為了方便描述，此處可能使用諸如“之下”、“下方”、“低於”、“下面”、“上方”、“上”等的空間關係詞語來描述附圖中所示的一個元件或特徵與其他元件或特徵的關係。將理解到，這些空間關係詞語意圖包含使用中或操作中的器件的、除了附圖中描繪的方向之外的其他方向。此外，當一層被稱為在兩層“之間”時，它可以是該兩層之間僅有的層，或者也可以存在一個或多個介於其間的層。
在本申請的上下文中，所描述的第一特徵在第二特徵“之上”的結構可以包括第一和第二特徵形成為直接接觸的實施例，也可以包括另外的特徵形成在第一和第二特徵之間的實施例，這樣第一和第二特徵可能不是直接接觸。
需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發明的基本構想，遂圖式中僅顯示與本發明中有關的組件而非按照實際實施時的組件數目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態、數量及比例可為一種隨意的改變，且其組件佈局型態也可能更為複雜。為使圖示儘量簡潔，各附圖中並未對所有的結構全部標示。
如圖1-3所示，本發明提供一種多功能晶圓預處理腔，包括：腔體11、晶圓承載裝置、預熱裝置、導熱裝置、冷卻裝置、第一驅動裝置241、第二驅動裝置242及控制器25；該腔體11上設置有閘門，晶圓自該閘門進出該腔體11；晶圓承載裝置位於該腔體11內，包括承載盤12及若干個支撐銷13，該承載盤12上設置有若干個容納孔，若干個該支撐銷13一一對應設置於該容納孔內，該第一驅動裝置241與若干個該支撐銷13相連接，用於如需要驅動該支撐銷13在該容納孔中升降；該導熱裝置位於該預熱裝置下方，且位於待處理的晶圓17正上方，該導熱裝置包括導熱盤14及隔熱塗層15，該導熱盤14的尺寸和晶圓17一致，該導熱盤14上間隔分佈有多個導熱孔16，該導熱孔16上下貫穿該導熱盤14，該隔熱塗層15覆蓋該導熱盤14除該導熱孔16外的表面(優選同時覆蓋於上表面和下表面)；該預熱裝置包括燈盤18及兩個以上加熱燈19，該燈盤18包括盤面部181和遮擋部182，該加熱燈19固定於該盤面部181的下表面，該遮擋部182一端與該盤面部181的邊緣相連接，另一端延伸至與該導熱盤14的邊緣相接觸，該遮擋部182恰好遮擋住最邊緣的該加熱燈19(燈泡或燈管)射向該導熱盤14的非受光加熱區域，防止光和熱量的散失，確保導熱盤14接收到充足的光強；該第二驅動裝置242與該燈盤18相連接，用於驅動該預熱裝置旋轉，且較優地為往復旋轉，以避免電氣線的纏繞，通過旋轉帶動該燈盤18的旋
轉進而帶動該加熱燈19的旋轉，以對晶圓17進行均勻加熱，該第二驅動裝置242例如包括旋轉軸20和與旋轉軸20電連接的電機21，旋轉軸20的中心可與盤面部181的中心在同一圓心軸上，且較優地還與晶圓17的圓心在同一垂線上；該冷卻裝置包括冷卻管23，位於該承載盤12(也可將承載盤12定義為冷卻盤)內，該冷卻裝置與冷卻源相連通，用於在需要時對晶圓17進行冷卻；該控制器25與該第一驅動裝置241和第二驅動裝置242相連接；當該多功能晶圓預處理腔處於預熱模式時，該第一驅動裝置241在該控制器25的控制下，驅動該支撐銷13升起以支撐晶圓17，該預熱裝置啟動，該加熱燈19發出的光僅能通過該導熱孔16到達晶圓17表面以對晶圓17進行加熱，即利用該導熱盤14對所需的光進行引導，避免不必要的光熱散發至不希望的區域，故而可以如需要採用具有不同的導熱孔16設計的導熱盤14，以實現對晶圓17的精準加熱，有助於提高加熱效率和均勻性；當該多功能晶圓預處理腔處於冷卻模式時，該第一驅動裝置241在該控制器25的控制下，驅動該支撐銷13下降，晶圓17放置於該承載盤12上，該冷卻裝置啟動。
本發明經改善的結構設計，將加熱和冷卻功能集合在同一腔體內的不同位置，在提高設備功能集成度的情況下，可以最大程度減少兩種功能的相互干擾，比如減少加熱時產生的熱量擴散至冷卻區域，因而前一晶圓的預熱完成後，即可立刻進行下一晶圓的冷卻，有助於提高晶圓加熱和冷卻效率，提高設備產出率和降低設備功耗及製造成本，且有助於提高加熱均勻性，減少因加熱不均帶來的晶圓翹邊、薄膜沉積厚度不均、晶圓變形和滑片等問題。將本
發明提供的多功能晶圓預處理腔和工藝腔體(包括但不限於化學氣相沉積腔)聯合使用，可以將原本在工藝腔室進行的預熱和冷卻過程放置到該多功能晶圓預處理腔內進行，可以減少晶圓在工藝腔室內的停留時間，有助於提高設備產出率。
該導熱盤14的材質和厚度等參數可以如需要設置，例如導熱盤14可以為隔熱的玻璃纖維材質，厚度為2cm-5cm(包括端點值)，導熱孔16可以垂直貫穿該導熱盤14或傾斜一定角度。該隔熱塗層15例如可以為複合矽酸鎂鋁隔熱塗料，厚度例如為2-10mm，光熱很難通過覆蓋有隔熱塗層15的區域而只能通過該導熱孔16進行傳導。
該導熱孔16的分佈情況可以如待加熱晶圓的情況而定，導熱孔16的大小也可以如需要設置，例如孔徑為0.1mm-0.5mm。例如當該晶圓為表面未鍍有任何膜層的裸晶圓時，可在導熱盤14上設置大小尺寸一致且均勻間隔分佈的多個該導熱孔16；若該晶圓表面已經鍍有膜層，則如所鍍膜層的情況，比如之前鍍的金屬薄膜存在中間厚邊緣薄的情況，則考慮到金屬受熱升溫快的情況，可以在導熱盤14的中間設置相對較稀疏的該導熱孔16而在邊緣設置相對密集的該導熱孔16。本實施例對導熱孔16的設置情況不做具體限制，重要的是，由於使用具有該導熱孔16和隔熱塗層15的該導熱盤14，可以對晶圓實現更精準的加熱，且可以有效減少熱量散失，尤其是儘量避免熱量擴散至冷卻區域而對冷卻區域進行干擾，從而可以有效提高加熱和冷卻效率，降低功耗。
在一示例中，該加熱燈19在該盤面部181下表面均勻分佈，該加熱燈19包括但不限於鹵素燈，不同的加熱燈19可以通過同一開關控制或通過不同的開關控制。
在一示例中，該燈盤18朝向該導熱盤14的表面和/或該遮擋部182與該加熱燈19相鄰的表面設置有反射隔熱塗層(優選這兩個表面均塗布有反射隔熱塗層)，該反射隔熱塗層反光不吸熱，以進一步避免熱量散失，提高加熱效率。
該冷卻管23內的冷卻介質可以為液體或氣體，還可以為氣液混合物，在較優的示例中，還可以採用相變材料以進行快速散熱。
在一示例中，該閘門包括第一閘門111(也可以定義為預熱口)和第二閘門112(也可以定義為冷卻口)，該控制器25與該第一閘門111和第二閘門112相連接，當晶圓自該第一閘門111進入該腔體11內時，該控制器25控制該預熱裝置啟動和該支撐銷13升起，當晶圓自該第二閘門112進入該腔體11內時，該控制器25控制該冷卻裝置啟動和該支撐銷13下降。該多功能晶圓預處理腔可以經該第一閘門111與晶圓裝載腔(loadport)相連接，經該第二閘門112與工藝腔，包括但不限於化學氣相沉積腔相連接。即待處理的晶圓自晶圓裝載腔經該第一閘門111進入腔體11後，預熱裝置自動啟動，而當完成工藝處理的晶圓自工藝腔經第二閘門112進入腔體11後，冷卻裝置自動啟動，可以進一步提高設備自動化程度。
在一示例中，該承載盤12內設置有凹槽，該凹槽的側面和底面設置有該冷卻管23路，待處理的晶圓放置於該凹槽內，故而冷卻過程中，可以同時自晶圓的側面和底部對晶圓進行冷卻，有助於提高冷卻效率，尤其是有助於使晶圓邊緣快速冷卻而避免邊緣翹曲和/或薄膜邊緣自晶圓表面脫離。
在一示例中，該支撐銷13為兩個以上，通常為3個以上，3個以上支撐銷13在晶圓邊緣均勻間隔分，該支撐銷13的頂面為傾斜表面，當該多功能
晶圓預處理腔處於預熱模式時，該支撐銷13的頂面與晶圓的邊緣相接觸，可以有效避免支撐銷13的邊緣對晶圓造成損傷。利用支撐銷13的支撐，使晶圓儘量遠離承載盤12，避免晶圓上的熱量直接傳導到該承載盤12上。
在一示例中，該多功能晶圓預處理腔還包括第三驅動裝置243，與該承載盤12相連接，且與該控制器25電連接，用於驅動該承載盤12往復旋轉和/或升降，有助於進一步提高加熱和冷卻效率，避免不同功能的干擾。
在一示例中，該多功能晶圓處理腔還包括測溫裝置(未示出)，位於該腔體11內，且與該控制器25電連接，該控制器25與該加熱燈19電連接，當該測溫裝置檢測到晶圓表面的溫度不同時，該控制器25對不同的該加熱燈19的功率進行調節，有助於進一步提高加熱均勻性。
在一示例中，該多功能晶圓預處理腔還包括輔助隔熱裝置22及與該輔助隔熱裝置22相連接的第四驅動裝置244，該輔助隔熱裝置22位於該腔體11內，該第四驅動裝置244與該控制器25電連接，當該多功能晶圓預處理腔處於預熱模式時，在該控制器25的控制下，該第四驅動裝置244驅動該輔助隔熱裝置22將該導熱裝置和該承載盤12之間的空間包圍，以防止熱量散失。當加熱功能結束後，該輔助隔熱裝置22可自動自該承載盤12上方移除，避免對晶圓的移動造成干擾，且該輔助隔離裝置內還可以進一步設置自冷卻裝置，當預熱過程結束後，該輔助隔熱裝置22啟動自冷卻功能，以儘量避免其內部殘餘的熱量向腔體11內的其他區域，尤其是向冷卻裝置附近擴散。
本實施例提供的多功能晶圓預處理腔的例示性工作方式如下，控制器25如晶圓進出狀態的不同切換預熱模式和冷卻模式：
當晶圓從該第一閘門111，即從預熱口進入該腔體11時，啟動預熱模式，預熱模式下冷卻裝置關閉、預熱裝置啟動，即該冷卻管23內的冷卻介質停止流動，該支撐銷13將晶圓托起，該燈盤18內的該加熱燈19全部亮起，該第二驅動裝置242驅動該旋轉軸20往復旋轉，同時帶動該燈盤18往復旋轉，產生的燈光經該導熱盤14的導熱孔16均勻且垂直的入射到該晶圓的上表面，實現對晶圓的均勻預熱；當晶圓從該第二閘門112，即從冷卻口進入該腔體11時，啟動冷卻模式，冷卻模式下預熱裝置關閉、冷卻裝置啟動，即該旋轉軸20停止轉動，該加熱燈19關閉，該支撐銷13下降到該冷卻盤的上表面以下並將晶圓放置在該冷卻盤的上表面，該冷卻管23內的冷卻介質循環流動實現對晶圓的冷卻。
本發明還提供一種化學氣相沉積設備，該化學氣相沉積設備包括化學氣相沉積腔室及如上述任一方案中該的多功能晶圓預處理腔，該化學氣相沉積腔室與該多功能晶圓預處理腔相連接。對該多功能晶圓預處理腔的詳細介紹還請參考前述內容，出於簡潔的目的不贅述。本發明提供的化學氣相沉積設備，可以將晶圓的預熱和冷卻過程放在該多功能預處理腔內進行，使得化學氣相沉積腔室能集中用於化學氣相沉積工藝，有助於提高工藝腔室的利用率，從而有助於提高設備產出率，且因多功能晶圓預處理腔的巧妙的結構設計，可以有效降低設備功耗，減少設備佔用空間，有助於降低生產成本。
在一示例中，該化學氣相沉積腔室為單個，而在另一示例中，該化學氣相沉積腔室為兩個以上，即多個化學氣相沉積腔室共用一個多功能晶圓預處理腔，可以充分發揮多功能晶圓預處理腔的優勢，有助於設備的進一步小型化和降低設備功耗。
綜上所述，本發明提供一種多功能晶圓預處理腔及化學氣相沉積設備。本發明將加熱和冷卻功能集合在同一腔體內的不同位置，並經巧妙的結構設計，在提高設備功能集成度的情況下，可以最大程度減少兩種功能的相互干擾，比如減少加熱時產生的熱量擴散至冷卻區域，有助於提高晶圓加熱和冷卻效率，提高設備產出率和降低設備功耗及製造成本，且有助於提高加熱均勻性，減少因加熱不均帶來的晶圓翹邊、薄膜沉積厚度不均、晶圓變形和滑片等問題。所以，本發明有效克服了現有技術中的種種缺點而具高度產業利用價值。
上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及範疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發明的申請專利範圍所涵蓋。
11:腔體
111:第一閘門
112:第二閘門
12:承載盤
13:支撐銷
14:導熱盤
17:晶圓
18:燈盤
19:加熱燈
20:旋轉軸
21:電機
22:輔助隔熱裝置
23:冷卻管
Claims (10)
- 一種多功能晶圓預處理腔，其中，包括：腔體、晶圓承載裝置、預熱裝置、導熱裝置、冷卻裝置、第一驅動裝置、第二驅動裝置及控制器；該腔體上設置有閘門；晶圓承載裝置位於該腔體內，包括承載盤及若干個支撐銷，該承載盤上設置有若干個容納孔，若干個該支撐銷一一對應設置於該容納孔內，該第一驅動裝置與若干個該支撐銷相連接；該導熱裝置位於該預熱裝置下方，且位於待處理的晶圓正上方，該導熱裝置包括導熱盤及隔熱塗層，該導熱盤的尺寸和晶圓一致，該導熱盤上間隔分佈有多個導熱孔，該導熱孔上下貫穿該導熱盤，該隔熱塗層覆蓋該導熱盤除該導熱孔外的表面；該預熱裝置包括燈盤及兩個以上加熱燈，該燈盤包括盤面部和遮擋部，該加熱燈固定於該盤面部的下表面，該遮擋部一端與該盤面部的邊緣相連接，另一端延伸至與該導熱盤的邊緣相接觸，該第二驅動裝置與該燈盤相連接，用於驅動該預熱裝置旋轉；該冷卻裝置包括冷卻管，位於該承載盤內，該冷卻裝置與冷卻源相連通；該控制器與該第一驅動裝置和第二驅動裝置相連接；當該多功能晶圓預處理腔處於預熱模式時，該第一驅動裝置在該控制器的控制下，驅動該支撐銷升起以支撐晶圓，所述預熱裝置啟動，該加熱燈發出的光僅能通過該導熱孔到達晶圓表面以對晶圓進行加熱；當該多功能晶圓預處理腔處於冷卻模式時，該第一驅動裝置在該控制器的控制下，驅動該支撐銷下降，晶圓放置於該承載盤上，該冷卻裝置啟動。
- 如請求項1所述的多功能晶圓預處理腔，其中，該燈盤朝向該導熱盤的表面和/或該遮擋部與該加熱燈相鄰的表面設置有反射隔熱塗層。
- 如請求項1所述的多功能晶圓預處理腔，其中，該閘門包括第一閘門和第二閘門，該控制器與該第一閘門和第二閘門相連接，當晶圓自該第一閘門進入該腔體內時，該控制器控制該預熱裝置啟動和該支撐銷升起，當晶圓自該第二閘門進入該腔體內時，該控制器控制該冷卻裝置啟動和該支撐銷下降。
- 如請求項1所述的多功能晶圓預處理腔，其中，該承載盤內設置有凹槽，該凹槽的側面和底面設置有冷卻管路，待處理的晶圓放置於該凹槽內。
- 如請求項1所述的多功能晶圓預處理腔，其中，該支撐銷為兩個以上，該支撐銷的頂面為傾斜表面，當該多功能晶圓預處理腔處於預熱模式時，該支撐銷的頂面與晶圓的邊緣相接觸。
- 如請求項1所述的多功能晶圓預處理腔，其中，該多功能晶圓預處理腔還包括第三驅動裝置，與該承載盤相連接，且與該控制器電連接，用於驅動該承載盤往復旋轉和/或升降。
- 如請求項1所述的多功能晶圓預處理腔，其中，該多功能晶圓處理腔還包括測溫裝置，位於該腔體內，且與該控制器電連接，該控制器與該加熱燈電連接，當該測溫裝置檢測到晶圓表面的溫度不同時，該控制器對不同的該加熱燈的功率進行調節。
- 如請求項1所述的多功能晶圓預處理腔，其中，該多功能晶圓預處理腔還包括輔助隔熱裝置及與該輔助隔熱裝置相連接的第四驅動裝置，該輔助隔熱裝置位於該腔體內，該第四驅動裝置與該控制器電連接，當該多功能晶圓預處理腔處於預熱模式時，在該控制器的控制下，該第四驅動裝置驅動該輔助隔熱裝置將該導熱裝置和該承載盤之間的空間包圍，以防止熱量散失。
- 一種化學氣相沉積設備，其中，該化學氣相沉積設備包括化學氣相沉積腔室及請求項1‑8任一項該的多功能晶圓預處理腔，該化學氣相沉積腔室與該多功能晶圓預處理腔相連接。
- 如請求項9所述的化學氣相沉積設備，其中，該化學氣相沉積腔室為兩個以上。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111625163.5A CN113981416B (zh) | 2021-12-29 | 2021-12-29 | 多功能晶圆预处理腔及化学气相沉积设备 |
| CN202111625163.5 | 2021-12-29 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW202329298A TW202329298A (zh) | 2023-07-16 |
| TWI832555B true TWI832555B (zh) | 2024-02-11 |
Family
ID=79734765
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW111143438A TWI832555B (zh) | 2021-12-29 | 2022-11-14 | 多功能晶圓預處理腔及化學氣相沉積設備 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113981416B (zh) |
| TW (1) | TWI832555B (zh) |
| WO (1) | WO2023124292A1 (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113981416B (zh) * | 2021-12-29 | 2022-03-22 | 上海陛通半导体能源科技股份有限公司 | 多功能晶圆预处理腔及化学气相沉积设备 |
| CN114959628A (zh) * | 2022-06-18 | 2022-08-30 | 安徽纯源镀膜科技有限公司 | 一种真空离子镀膜预处理设备 |
| CN117238815B (zh) * | 2023-11-15 | 2024-02-23 | 上海谙邦半导体设备有限公司 | 一种晶圆预热冷却装置及传片方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020030047A1 (en) * | 2000-08-17 | 2002-03-14 | Shouqian Shao | Heat treatment apparatus having a thin light-transmitting window |
| US20020105275A1 (en) * | 2000-10-24 | 2002-08-08 | Takashi Shigeoka | Lamp having a high-reflectance film for improving directivity of light and heat treatment apparatus having such a lamp |
| CN1407135A (zh) * | 2001-09-10 | 2003-04-02 | 安内华株式会社 | 表面处理装置 |
| US20130269614A1 (en) * | 2010-12-06 | 2013-10-17 | Beijing Nmc Co., Ltd. | Vapour chamber and substrate processing equipment using same |
| CN113818000A (zh) * | 2021-09-26 | 2021-12-21 | 上海埃延管理咨询合伙企业(有限合伙) | 一种化学气相沉积系统 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI318420B (en) * | 2006-11-02 | 2009-12-11 | Ind Tech Res Inst | Lower temperature thermal chemical vapor deposition reactor |
| JP2009010005A (ja) * | 2007-06-26 | 2009-01-15 | Yac Co Ltd | 加熱冷却装置 |
| CN101397654B (zh) * | 2007-09-30 | 2012-08-29 | 漳州师范学院 | 热丝与热蒸发气相沉积薄膜设备 |
| WO2009144456A1 (en) * | 2008-05-28 | 2009-12-03 | Aixtron Ag | Thermal gradient enhanced chemical vapour deposition (tge-cvd) |
| CN105266945B (zh) * | 2015-11-25 | 2017-11-10 | 随州市双翼隆基机械科技有限公司 | 一种汗蒸理疗床 |
| CN108711556B (zh) * | 2018-05-25 | 2020-06-19 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 去气腔室以及去气方法 |
| CN209318081U (zh) * | 2018-09-30 | 2019-08-30 | 广东鸿志电子科技有限公司 | 一种电子器件环氧树脂烘干箱 |
| CN113611633B (zh) * | 2021-07-21 | 2023-01-17 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 晶圆烘烤腔室及其晶圆预清洁方法 |
| CN113981416B (zh) * | 2021-12-29 | 2022-03-22 | 上海陛通半导体能源科技股份有限公司 | 多功能晶圆预处理腔及化学气相沉积设备 |
-
2021
- 2021-12-29 CN CN202111625163.5A patent/CN113981416B/zh active Active
-
2022
- 2022-09-22 WO PCT/CN2022/120453 patent/WO2023124292A1/zh unknown
- 2022-11-14 TW TW111143438A patent/TWI832555B/zh active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020030047A1 (en) * | 2000-08-17 | 2002-03-14 | Shouqian Shao | Heat treatment apparatus having a thin light-transmitting window |
| US20020105275A1 (en) * | 2000-10-24 | 2002-08-08 | Takashi Shigeoka | Lamp having a high-reflectance film for improving directivity of light and heat treatment apparatus having such a lamp |
| CN1407135A (zh) * | 2001-09-10 | 2003-04-02 | 安内华株式会社 | 表面处理装置 |
| US20130269614A1 (en) * | 2010-12-06 | 2013-10-17 | Beijing Nmc Co., Ltd. | Vapour chamber and substrate processing equipment using same |
| CN113818000A (zh) * | 2021-09-26 | 2021-12-21 | 上海埃延管理咨询合伙企业(有限合伙) | 一种化学气相沉积系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113981416B (zh) | 2022-03-22 |
| WO2023124292A1 (zh) | 2023-07-06 |
| TW202329298A (zh) | 2023-07-16 |
| CN113981416A (zh) | 2022-01-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI832555B (zh) | 多功能晶圓預處理腔及化學氣相沉積設備 | |
| US7371998B2 (en) | Thermal wafer processor | |
| CN111986976B (zh) | 工艺腔室及半导体处理设备 | |
| KR20120028212A (ko) | 액처리 장치, 액처리 방법 및 기억 매체 | |
| JP2012138510A (ja) | 液処理装置、液処理方法及びその液処理方法を実行させるためのプログラムを記録した記録媒体 | |
| CN103943537A (zh) | 使用二次工艺平面快速传导冷却 | |
| TWI792039B (zh) | 支撐單元、包括支撐單元的基板處理設備及基板處理方法 | |
| TW201903903A (zh) | 熱處理方法 | |
| JP7091222B2 (ja) | 熱処理方法および熱処理装置 | |
| JP5220505B2 (ja) | 熱処理装置および基板処理装置 | |
| JP5568495B2 (ja) | 熱処理装置 | |
| TWI819405B (zh) | 支撐單元及用於處理基板之設備 | |
| KR101314540B1 (ko) | 열교환 플레이트가 구비된 기판 회전용 플립 챔버 및 그 구동방법 | |
| KR101394109B1 (ko) | 기판 처리 장치 및 기판 처리 시스템 | |
| WO2009157484A1 (ja) | アニール装置 | |
| TWI760658B (zh) | 熱處理方法及熱處理裝置 | |
| CN112599439A (zh) | 支撑单元、包括其的衬底处理装置以及衬底处理方法 | |
| JP7422847B1 (ja) | 基板加熱装置及びそれを用いた基板処理装置 | |
| JPH10229114A (ja) | 基板加熱装置 | |
| TWI828238B (zh) | 加熱裝置、ｃｖｄ設備及半導體製程處理的方法 | |
| US20240038544A1 (en) | Substrate processing method and substrate processing apparatus | |
| JP2002043302A (ja) | 基板処理装置 | |
| CN109300835B (zh) | 一种晶片支撑结构、预热腔室和半导体处理设备 | |
| KR102271250B1 (ko) | 램프 가열 어셈블리를 위한 확산기 | |
| JP2022159242A (ja) | 支持ユニット及び基板処理装置 |